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臭氧與過(guò)氧化鈣協(xié)同降解甲基紅廢水

 

紡織品印染廢水排放量大，組成復(fù)雜，污染物濃度高，其中含有大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的染料和化合物。色度高是印染廢水的主要特征之一，尤其是偶氮染料及其副產(chǎn)品具有一定的致癌性和突變性。而普通的吸附、絮凝等物理方法及活性污泥生物處理法都難以去除廢水色度，若不能使其完全脫色，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害.

 

近年來(lái)臭氧(臭氧)氧化在各類印染廢水處理領(lǐng)域中均取得很好的實(shí)際處理效果。臭氧 對(duì)印染廢水的脫色非常有效，臭氧氧化過(guò)程中 臭氧分子會(huì)攻擊染料的發(fā)色基團(tuán)—共軛雙鍵，使印染廢水快速脫色并得到降解.但 臭氧 氧化受水質(zhì)影響較大，對(duì)于廢水處理來(lái)說(shuō)，臭氧 降解易受廢水中無(wú)機(jī)及有機(jī)物質(zhì)的影響，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本偏高。

 

過(guò)氧化鈣(CaO2)因其穩(wěn)定的氧化能力，在降解有機(jī)污染物方面的效果優(yōu)于同劑量的臭氧，同時(shí)其運(yùn)輸安全、投藥簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，在廢水處理、土壤和地下水的修復(fù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將CaO2/臭氧聯(lián)用處理印染廢水，CaO2投加可產(chǎn)生 H2O2，與 臭氧氧化產(chǎn)生協(xié)同作用；CaO2溶于水產(chǎn)生的 Ca2+可消除復(fù)雜水基質(zhì)中的 HCO3-、CO32-、草酸等對(duì)臭氧氧化效果的影響；并且 CaO2可在氣液氧化體系中提供固相界面，可能會(huì)對(duì) 臭氧 降解有機(jī)物產(chǎn)生界面吸附和活化的促進(jìn)效應(yīng).

 

目前，應(yīng)用臭氧/CaO2聯(lián)用技術(shù)處理有機(jī)廢水的研究仍然十分欠缺.鑒于此，本研究以生物偶氮染料甲基紅模擬廢水為處理對(duì)象，對(duì)單獨(dú)臭氧(臭氧)、臭氧與過(guò)氧化鈣(臭氧/CaO2)聯(lián)用技術(shù)降解甲基紅染料廢水進(jìn)行了研究，考察了 臭氧 流量、溫度、廢水初始 pH 值、CaO2 投加量、處理時(shí)間以及不同水基質(zhì)等因素對(duì)甲基紅降解效果的影響.結(jié)果表明，在 臭氧 流量為 48L/h，溫度為 26oC，初始 pH 值為 6.2 的純水中降解 10min，單獨(dú) 臭氧 處理對(duì)甲基紅的降解率為 86.1%.在此條件下投加 CaO2，投加量為 6.9mmol/L 時(shí)，臭氧/CaO2 聯(lián)用技術(shù)對(duì)甲基紅廢水的脫色率可達(dá)到 94%.水基質(zhì)中草酸的存在并不會(huì)對(duì) 臭氧/CaO2 聯(lián)用體系的降解作用造成抑制.臭氧/CaO2 聯(lián)用體系在多種復(fù)雜水基質(zhì)中都能達(dá)到較好的脫色效果.通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，臭氧/CaO2 聯(lián)用對(duì)甲基紅的降解起協(xié)同作用，CaO2不僅可以產(chǎn)生 H2O2促進(jìn)染料被 臭氧降解，而且 CaO2的吸附作用也有利于染料和污染物質(zhì)的氧化去除。該聯(lián)用工藝可高效地去除印染廢水的色度，達(dá)到出水水質(zhì)處理標(biāo)準(zhǔn). 

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

1 、單獨(dú)O3氧化去除甲基紅的效率隨O3流量的增大而升高;在 7~40℃范圍內(nèi),反應(yīng)體系溫度的變化對(duì)甲基紅去除效率的影響不大;在酸性和堿性條件下,甲基紅的去除效率優(yōu)于中性條件下.

2、 O3/CaO2 聯(lián)用氧化對(duì)甲基紅的處理效率明顯優(yōu)于單獨(dú) O3氧化.在 O3流量為 48L/h,反應(yīng)溫度為 26℃,初始 pH 值為 6.2 時(shí),投加 6.9mmol/LCaO2 反應(yīng)10min 可使甲基紅去除率達(dá) 94%.并且水基質(zhì)對(duì)O3/CaO2 聯(lián)用體系氧化效果的影響較小,O3/CaO2 聯(lián)用體系在多種復(fù)雜水基質(zhì)中都能達(dá)到較好的去除甲基紅的效果.

3、 CaO2的投加主要是通過(guò)產(chǎn)生 H2O2、屏蔽水基質(zhì)中的 O3競(jìng)爭(zhēng)劑(有機(jī)質(zhì)及陰離子)、產(chǎn)生界面吸附效應(yīng)等機(jī)制對(duì) O3氧化產(chǎn)生協(xié)同作用. 

 

來(lái)源：中國(guó)環(huán)境科學(xué) 2019,39(2)：591~597 

郝思宇,張 艾,劉亞男 (東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 201620)