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偶氮染料废水的脱色降解及机理研究
摘要
本文研究了偶氮染料废水的脱色降解及机理，采用混凝-生物法处理偶氮染料废水，优化了处理工艺参数，获得了良好的处理效果。通过UV-Vis、TGA、FTIR等技术对废水及处理后的污泥进行了表征，探讨了处理机理。
关键词：偶氮染料废水；脱色降解；混凝-生物法；处理机理
Abstract
Thedecolorizationanddegradationmechanismofazodyewastewaterwerestudiedinthispaper.Themixedcoagulation-biologicalmethodwasusedtotreattheazodyewastewater,andtheprocessparameterswereoptimizedtoobtaingoodtreatmenteffect.ThecharacterizationofwastewaterandtreatedsludgewereinvestigatedbyUV-Vis,TGA,FTIRandothertechniques,andthetreatmentmechanismwasanalyzed.
Keywords:azodyewastewater;decolorizationanddegradation;mixedcoagulation-biologicalmethod;treatmentmechanism
1.引言
偶氮染料是一种广泛应用于纺织、印染、皮革、塑料等工业领域的染料。然而，其生产和应用过程中会产生大量含有有害物质的废水，对环境造成严重的污染。传统的物理和化学方法处理偶氮染料废水具有技术复杂、消耗能源、投资大等缺点，而生物处理方法则相对简单、经济、高效。
本研究采用混凝-生物法处理偶氮染料废水，以优化其处理工艺参数，探索处理机理。
2.实验方法
2.1样品准备
选取一种常见的偶氮染料：酸性黄3号（AcidYellow3，简称AY3）为研究对象。将其溶于去离子水中，调节初始浓度为200mg/L。
2.2实验装置
实验装置包括搪瓷反应釜、混凝池、生物反应器、曝气设备、搅拌器等。生物反应器采用内循环式，以增强对有机物的降解。
2.3实验步骤
1)混凝处理：将AY3溶液经过pH调节和加入混凝剂（PAC和PAM），搅拌一段时间后沉淀，取上清液进行下一步生物处理。
2)生物处理：将混凝处理后的液体进入生物反应器中，根据实验需要添加不同的接种量、曝气量和反应时间。反应结束后，收集处理后的污泥。
3)表征分析：采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、热重分析仪（TGA）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等技术对废水及处理后的污泥进行表征分析。
3.结果与分析
3.1混凝-生物法处理效果
在研究过程中，我们探究了不同的处理参数，以优化混凝-生物法的处理效果。实验结果表明，在初始AY3浓度为200mg/L、pH值为5、PAC质量浓度为300mg/L、PAM质量浓度为6mg/L、接种量为10%（v/v）、曝气时间为24h、反应时间为48h的条件下，AY3去除率最高达到94.6%。
3.2处理机理分析
通过对表征结果的分析，我们对混凝-生物法处理AY3废水的机理进行了探讨。
UV-Vis谱分析表明，在混凝过程中，PAC和PAM产生的Al(III)和Fe(III)离子以及水合离子与AY3中的Na+络合，形成不可溶的络合物从而沉淀。生物处理中，海洋细菌对废水中的有机物进行降解，使总有机碳（TOC）去除率达到80%以上。
TGA谱分析表明，在混凝池中沉淀下来的物质在热分解过程中释放了大量的水分和挥发性有机物，表明其为含水性的复合物，而生物处理后的污泥则释放了较少的挥发性有机物，表明有机物已经被降解。
FTIR谱分析表明，处理后的污泥中出现了COOH、NH等基团的吸收峰，表明有机物已被细菌降解成C、H、O等化合物，而不是未降解的AY3分子。同时，处理后的污泥表面出现了由多糖、蛋白质及胞外聚合物组成的生物膜，该生物膜具有一定的抗冲击负荷能力，能够降解有机物并减缓混凝剂对生物颗粒的膜损伤。
4.结论
本研究采用混凝-生物法处理AY3废水，优化了处理工艺参数，获得了良好的处理效果。通过表征分析发现，海洋细菌对AY3废水中的有机物进行了有效的降解，混凝剂通过络合作用使AY3被沉淀。处理后的污泥表面形成了生物膜，具有降解有机物和减缓混凝剂对生物颗粒的膜损伤的作用。未来研究可以探索更优化的处理方式，提高处理效率和稳定性。