超声沸石载钴活化过硫酸盐降解染料废水.docx

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超声/沸石载钴活化过硫酸盐降解染料废水
染料废水是我国主要的水污染源之一，其具有水量大、有机污染物含量高、色度高、碱性大、有机物难生化降解等特点，属水处理的难题之一。当前国内外常用的处理方法有化学絮凝法、化学氧化法、吸附法、电化学法、生物处理法和高级氧化等方法。传统的高级氧化技术主要是通过产生羟基这种活性物质去除污染物，而过硫酸盐氧化法是基于硫酸自由基(SO4－)的一类新的高级氧化技术。过硫酸盐在反应的过程中会被分解，从而产生过硫酸根离子(S2O82－)，分子中含有氧化性较强的双氧键O－O，标准氧化还原电位是+2．02V，接近O3(E0=+2．06V)。但是Na2S2O8相对来说较稳定，通常去除污染物的效率不高，需过渡金属(如钴)催化活化S2O82－分解为SO4－，其氧化还原电势是2．5～3．1V，能激发产生许多高活性的氧化物质，启动序列自由基的分散和结束的链式反应，将有机污染物分解转化为二氧化碳和无机酸。因此过硫酸盐的氧化方法是基于硫酸自由基的一种高级氧化技术，具有反应稳定、条件温柔等优势而被关注和讨论。以橙黄II染料作为污染物，制备沸石载钴活化剂，讨论活化剂投加量、初始pH等因素，对沸石载钴活化剂催化过硫酸钠去除橙黄II染料降解效率的影响，并且探究超声波对反应效率的强化作用。1、材料与方法1．1试验仪器与试剂试验仪器主要有:紫外可见分光光度计(AM1307004);恒温振荡器(DKZ－2);程序控温箱式电阻炉(SX2－2．5－12);X射线衍射仪(TD－3500);冷场放射扫描电子显微镜(SU8010)。主要试剂有:自然 沸石;过硫酸钠;橙黄II;硝酸钴;氢氧化钠;盐酸;甲醇，试剂均为分析纯。1．2沸石载钴活化剂的制备取肯定量粒径是100目的沸石投放到硝酸钴浸渍液中，让沸石在硝酸钴溶液里浸渍震荡12h(恒温25℃)，再经105℃烘干，然后磨碎放入程序控温箱式电阻炉用10℃/min的速度进行升温，升温500℃后煅烧2h，自然冷却，对样品进行研磨再过100目标准分样筛，干燥以备使用。1．3染料废水橙黄II配制及测定用橙黄II染料配制的溶液为染料废水进行讨论。对不同浓度的染料废水进行200nm－800nm的紫外－可见光谱扫描，观看可得波长484nm时橙黄II溶液的吸光度达到最高。2、结果与分析2．1沸石载钴活化剂的物化特性及其表征分析2．1．1活化剂物相组成分析通过热解得到的沸石载钴活化剂试样的XRD图谱，如下图1所示。如图1所示，沸石载钴样品有明显的二氧化硅衍射峰，以及对应的钴氧化物的衍射峰，除此之外并未发觉其他物质的衍射峰，证明制备的活化剂是沸石载钴活化剂。2．1．2自然 沸石和活化剂形貌用冷场放射扫描电子显微镜观看样品的表面特征，如图2所示，对比(a)和(b)图可见，沸石载钴活化剂相较于自然 沸石的表面更光滑，表明钴能较好的负载在自然 的沸石表面。2．2沸石载钴活化剂催化过硫酸钠降解染料废水性能讨论2．2．1活化剂投加量对染料废水降解的影响通过掌握沸石载钴活化剂的投加量，进行对比试验，结果如图3所示。由图3可知，沸石载钴活化剂对活化过硫酸盐效果影响明显，随沸石载钴活化剂加入量增多，染料去除效果明显提高。在未加入活化剂条件下，系统对橙黄II降解效果较差，60min降解率为10%，不加入活化剂只加入过硫酸盐，废水只能被部分降解，过硫酸钠本身虽然具有强氧化性，但是在常温条件里特性非常稳定，不会生成含强氧化性活性自由基，所以废水的降解效率不高。当加入0．5g活化剂后，橙黄II降解效果明显提高，增加至60min降解率提高至46%。当活化剂投加量从0．5g增加到2g时，染料废水橙黄II降解率渐渐增加，降解率由46%增加至92%。这可能是由于更多沸石载钴加入量可以增加过硫酸钠分解活性位点，在反应时间相同时被氧化有机物量增大。当活化剂使用量由2g增高到2．5g时候，反应60min降解率都是90%以上，且变化幅度不大，因此试验所用活化剂加入量定为2g。2．2．2溶液初始pH对橙黄Ⅱ废水去除的影响调控橙黄II染料废水的初始pH，得到pH2、4、6、8、10的染料废水进行试验，活化剂的加入量掌握在2g，用5%的沸石载钴活化剂，结果如图4所示。由图4可知，当pH值为2时，反应系统对染料效果降解率最低，60min橙黄II的降解率为64%，随着pH的提高，橙黄II的降解率不断地提高，pH为10时，50min橙黄II的降解率已达96%。活化剂在活化过硫过硫酸钠反应过程中，pH的变化对染料橙黄II的降解影响明显，在反应过程中产生链式反应，在碱性条件下有利于反应产生硫酸根自由基，从而提高了反应系统对染料橙黄II的降解。2．2．3超声波对染料废水降解的影响通过其他手段进一步提高活化过硫酸盐效率，试验采纳超声