專利名稱：一種去除水中直接耐酸大紅4bs的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種降解水中直接耐酸大紅4BS的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的高速增長，城市化水平不斷提高，我國水污染問題日趨嚴(yán)重。根據(jù)全國環(huán)境統(tǒng)計公報(2008年度)，2008年全國廢水排放總量571. 7億噸，比2007年增加2. 7%，其中工業(yè)廢水排放量241. 7億噸，占廢水排放總量的42. 3% 。在全國各工業(yè)行業(yè)中，廢水排放量居前5位的行業(yè)為造紙業(yè)、化工制造業(yè)、電力業(yè)、黑色金屬冶煉業(yè)和紡織印染業(yè)，其中紡織印染業(yè)廢水排放量占全國工業(yè)廢水統(tǒng)計排放量的7. 5%左右。印染廢水排放量約占紡織印染業(yè)廢水排放量的80%，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量約為每天6X107 7X107噸，由此而造成的環(huán)境污染及經(jīng)濟損失不可估量。 印染廢水主要來自染整工段，包括退漿、煮煉、漂白、絲光、染色、印花和整理等，其中染色工段，由于所使用的染料種類比較多，且染色加工過程中10% 20%的染料都會進入廢水中，使得染色工段產(chǎn)生的染料廢水不但具有特定的顏色，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。殘存于廢水中的染料以高分子絡(luò)合物居多，結(jié)構(gòu)很難被破壞，尤其是偶氮染料，生物降解性較低，且大都具有毒性，致使染料廢水難以找到行之有效的處理方法。 直接耐酸大紅4BS就是一種偶氮染料，其在使用過程中會有部分進入廢水中，增加廢水的處理難度。廣大環(huán)保工作者在探尋高效處理直接耐酸大紅4BS廢水的研究方面進行了各種嘗試，提出了一些處理方法，在這些處理方法中，高級氧化技術(shù)被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的一種方法。高級氧化技術(shù)通常被認(rèn)為是一種基于羥基自由基中間體反應(yīng)的氧化過程，具有高效、徹底、適用范圍廣、無二次污染等優(yōu)點，主要包括光催化氧化法、電化學(xué)氧化法和超聲法。 近年來，低溫等離子體作為一種新型水處理高級氧化技術(shù)，已引起國內(nèi)外眾多研究者的關(guān)注。等離子體是物質(zhì)存在的第四態(tài)，它是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。氣液混合放電是產(chǎn)生低溫等離子體最常用的方法，氣液混合放電等離子體處理有機廢水與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法相比，其優(yōu)點是應(yīng)用范圍廣，幾乎可以無選擇性的氧化高濃度、毒性大、常規(guī)方法難降解的有機廢水，具有處理效率高、速率快等特點。但是尚未見應(yīng)用于處理含有直接耐酸大紅4BS的水。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種去除水體中直接耐酸大紅4BS的方法，具有效率高、工藝簡單的優(yōu)點。 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，采用氣液混合放電方法對含直接耐酸大紅4BS的水進行處理，具體方法為將含有直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電反應(yīng)器中，通入空氣，空氣氣流量為0. 50mVh，高壓電源正極和負(fù)極均置于待處理水中，接通高壓電源，在正極和負(fù)極之間開始高壓放電，放電電壓峰值為5000
310000V，放電電流峰值為10 50mA，放電電極間距為5 15mm，待處理水體積為100mL，放 電時間為3 18min。所述的高壓電源功率為50 150W，電流頻率為2. 5 20kHz。所述 高壓電源為脈沖高壓電源且電流波形為脈沖方波。為了達(dá)到更好的效果，可以在含直接耐 酸大紅4BS的待處理水中加入二價鐵離子以提高降解效果，二價鐵離子的加入量為0. 01
0. 10,1/L。 高壓電源的電流頻率優(yōu)選為5 15kHz，最優(yōu)選10kHz左右。 所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng)器，所述的 反應(yīng)器主要由外殼、高壓電源正極、高壓電源負(fù)極組成，所述外殼內(nèi)由上到下分為液體區(qū)和 氣體區(qū)，在外殼的液體區(qū)內(nèi)由上到下設(shè)有高壓電源正極與高壓電源負(fù)極，高壓電源正極與 高壓電源負(fù)極之間的距離為5 15mm，高壓電源正極與曝氣裝置連接，反應(yīng)器還設(shè)有接地 電極。本發(fā)明中氣液混合放電反應(yīng)器外殼可以采用有機玻璃筒制作也可以采用其它形式的 圓柱體材料，高壓電源正極采用的是8號不銹鋼針頭，不銹鋼針頭連接曝氣裝置例如空氣 泵，用以將空氣鼓入反應(yīng)器中，高壓電源負(fù)極采用面積為2 8cm2的不銹鋼板，以此形成氣 液混合放電效應(yīng)。任何具有此特點的反應(yīng)器均可形成氣液混合放電。 本發(fā)明采用氣液混合放電對含直接耐酸大紅4BS的廢水進行處理，將廢水中的直 接耐酸大紅4BS降解。本發(fā)明所采用的氣液混合放電由高壓電源產(chǎn)生，高壓電源的輸入功 率50 IOOW，放電時輸入功率越高，氣液混合放電的強度越高，相應(yīng)的直接耐酸大紅4BS降 解率就越高。 氣液混合放電方法可以產(chǎn)生多種類型的自由基，其中主要有羥基自由基，OH、水合 電子6^、*0、*1102等，更重要的是還會產(chǎn)生大量03、11202、高能電子和紫外光輻射。其中，-OH 是典型的強氧化劑，是目前已知可在水處理中應(yīng)用的氧化能力最強的氧化劑；e^是強還原 劑；臭氧具有極強的氧化功能，它的氧化能力高于氯和二氧化氯，它對水中有機污染物有很 強的氧化能力；H202也是一種強氧化劑，它對水中有機污染物同樣有很強的氧化能力；氣液 混合放電產(chǎn)生的各種類型的自由基和03、叫2、高能電子，都是高活性物質(zhì)，可以迅速地同水 中的污染物發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到去除有機物的目的。 而在處理的水樣中加入二價鐵離子可有效提高直接耐酸大紅4BS的降解效率，主 要是由于氣液混合放電過程中產(chǎn)生了H2(^，再者在氣液放電過程中水的pH值會迅速下降到 強酸性狀態(tài)，二價鐵離子與H202發(fā)生經(jīng)典的Fenton反應(yīng)，生成高活性的 0H。 二價鐵離子 的加入增加了 OH的生成量，自然增加了有機物的去除效率。
有益效果 1.反應(yīng)條件溫和，氣液混合放電在常溫常壓下就可進行； 2.反應(yīng)器及其操作比較簡單，可以通過改變外加電壓和功率隨時調(diào)節(jié)反應(yīng)條件， 可控制性較強，放電時輸入功率越高，氣液混合放電的強度就越高，相應(yīng)的直接耐酸大紅 4BS降解率就越高； 3.反應(yīng)過程中產(chǎn)生的各種類型的自由基(主要有羥基自由基'OH、水合電子 eaq、 0、 H02等)和03、叫2，無選釋地與水中的污染物反應(yīng)，將其降解為二氧化碳、水和簡 單有機物； 4.在處理的水樣中加入二價鐵離子可有效提高直接耐酸大紅4BS的降解效率，主 要是由于氣液混合放電過程中產(chǎn)生了H2(^，再者在氣液放電過程中水的pH值會迅速下降到強酸性狀態(tài)，二價鐵離子與H202發(fā)生經(jīng)典的Fenton反應(yīng)，生成高活性的 0H。 二價鐵離子的加入增加了 OH的生成量，自然增加了有機物的去除效率。


圖1為本發(fā)明所使用的氣液混合放電反應(yīng)器的示意圖。
具體實施例方式
本實施例中采用由合肥盈動科技有限公司生產(chǎn)的高壓電源，該電源所產(chǎn)生的用于氣液混合放電的放電電壓峰值為5000 IOOOOV，放電電流峰值為10 50mA，產(chǎn)生的電流頻率為2. 5kHz 20kHz，只要能夠產(chǎn)生具有以上特征的電源就可以應(yīng)用于該發(fā)明。
—種去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，采用氣液混合放電方法對含直接耐酸大紅4BS的水進行處理，具體方法為將含有直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電反應(yīng)器中，通入空氣，空氣氣流量為0. 50mVh，高壓電源正極和負(fù)極均置于待處理水中，接通高壓電源，在正極和負(fù)極之間開始高壓放電，放電電壓峰值為5000 10000V，放電電流峰值為10 50mA，放電電極間距為5 15mm，待處理水體積為100mL，放電時間為3 18min。所述的高壓電源功率為50 150W，電流頻率為2. 5 20kHz。所述高壓電源為脈沖高壓電源且電流波形為脈沖方波。為了達(dá)到更好的效果，可以在含直接耐酸大紅4BS的待處理水中加入二價鐵離子以提高降解效果，二價鐵離子的加入量為0. 01 0. 10mmol/L。
所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng)器，主要由外殼1、高壓電源正極2、高壓電源負(fù)極3組成，所述外殼1內(nèi)由上到下分為液體區(qū)和氣體區(qū)，在外殼1的液體區(qū)內(nèi)由上到下設(shè)有高壓電源正極2與高壓電源負(fù)極3，高壓電源正極2與高壓電源負(fù)極3之間的距離為5 15mm，高壓電源正極2與曝氣裝置5連接，反應(yīng)器還設(shè)有接地電極4。外殼l為圓柱體。所述的高壓電源正極2為8號不銹鋼針。所述的高壓電源負(fù)極3為面積為2 8cm2的不銹鋼板。
實施例1 : 含直接耐酸大紅4BS濃度為200mg/L的水采用氣液混合放電方法處理，將此含直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電設(shè)備中，此時溶液初始pH值為7.6，電導(dǎo)率為280 ii S/cm，空氣氣流量為0. 50mVh，放電電極間距為10mm，水樣體積為100mL。在高壓電源輸出輸入功率為75W，放電時間3min的情況下經(jīng)檢測直接耐酸大紅4BS的降解率為16%。
實施例2 : 將實施例1中的放電時間延長為6min后對直接耐酸大紅4BS的降解率為63% 。
實施例3 : 將實施例1中的放電時間延長為9min后對直接耐酸大紅4BS的降解率為87% 。
實施例4 : 將實施例1中的放電時間延長為12min后對直接耐酸大紅4BS的降解率為91%。
實施例5 : 將實施例1中的放電時間延長為15min后對直接耐酸大紅4BS的降解率為96% 。
實施例6 : 將實施例1中的放電時間延長為18min后對直接耐酸大紅4BS的降解率為98% 。
5
實施例7 : 在實施例1含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. 05mmol/L的Fe2+，其他同實施例1， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為50%。
實施例8 : 在實施例2含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. Olmmol/L的Fe2+，其他同實施例2， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為82% 。
實施例9 : 在實施例3含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. 09mmol/L的Fe2+，其他同實施例3， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為95% 。
實施例10 :在實施例4含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. 05mmol/L的Fe2+，其他同實施例4， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為100%。
實施例11 : 在實施例5含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. 05mmol/L的Fe2+，其他同實施例5， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為100%。
實施例12 : 在實施例6含直接耐酸大紅4BS的水中添加0. 05mmol/L的Fe2+，其他同實施例6， 反應(yīng)后對直接耐酸大紅4BS的降解率為100%。
實施例13 : 含直接耐酸大紅4BS濃度為200mg/L的水采用氣液混合放電方法處理，將此含 直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電設(shè)備中，此時溶液初始pH值為7.6，電導(dǎo)率為 280 ii S/cm，空氣氣流量為0. 50mVh，放電電極間距為15mm，水樣體積為100mL。在高壓電源 輸出輸入功率為IOOW，放電時間3min的情況下經(jīng)檢測直接耐酸大紅4BS的降解率為72%。
實施例14 : 含直接耐酸大紅4BS濃度為200mg/L的水采用氣液混合放電方法處理，將此含 直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電設(shè)備中，此時溶液初始pH值為7.6，電導(dǎo)率為 280 ii S/cm，空氣氣流量為0. 50mVh，放電電極間距為5mm，水樣體積為100mL。在高壓電源 輸出輸入功率為150W，放電時間3min的情況下經(jīng)檢測直接耐酸大紅4BS的降解率為95%。
權(quán)利要求
一種去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，其特征在于，采用氣液混合放電方法對含直接耐酸大紅4BS的水進行處理，具體方法為將含有直接耐酸大紅4BS的水放入氣液混合放電反應(yīng)器中，通入空氣，空氣氣流量為0.50m3/h，高壓電源正極和負(fù)極均置于待處理水中，接通高壓電源，在正極和負(fù)極之間開始高壓放電，放電電壓峰值為5000～10000V，放電電流峰值為10～50mA，放電電極間距為5～15mm，待處理水體積為100mL，放電時間為3～18min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，其特征在于，所述的高壓 電源功率為50 150W，電流頻率為2. 5 20kHz 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，其特征在于，所述高 壓電源為脈沖高壓電源且電流波形為脈沖方波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，其特征在于，在含直接耐 酸大紅4BS的待處理水中加入二價鐵離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，其特征在于，二價鐵離子 的加入量為0. 01 0. 10mmol/L。
6. 權(quán)利要求1所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng) 器，其特征在于，所述的反應(yīng)器主要由外殼(1)、高壓電源正極(2)、高壓電源負(fù)極(3)組成， 所述外殼(1)內(nèi)由上到下分為液體區(qū)和氣體區(qū)，在外殼(1)的液體區(qū)內(nèi)由上到下設(shè)有高壓 電源正極(2)與高壓電源負(fù)極(3)，高壓電源正極(2)與高壓電源負(fù)極(3)之間的距離為 5 15mm，高壓電源正極(2)與曝氣裝置(5)連接，反應(yīng)器還設(shè)有接地電極(4)。
7. 如權(quán)利要求6所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng) 器，其特征在于，外殼(1)為圓柱體。
8. 如權(quán)利要求6所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng) 器，其特征在于，所述的高壓電源正極(2)為8號不銹鋼針。
9. 如權(quán)利要求6所述的去除水中直接耐酸大紅4BS的方法中使用的氣液混合放電反應(yīng) 器，其特征在于，所述的高壓電源負(fù)極(3)為面積為2 8cm2的不銹鋼板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中直接耐酸大紅4BS的方法，采用氣液混合放電方法對含直接耐酸大紅4BS的水進行處理，將水中的直接耐酸大紅4BS降解；其中放電由高壓電源產(chǎn)生，高壓電源的功率為50～150W，放電電流峰值為20-50mA，產(chǎn)生的電流頻率為2.5kHz～20kHz，能夠產(chǎn)生具有以上特征的電源均可以應(yīng)用于該發(fā)明。氣液混合放電時的放電電極間距為10mm，氣液混合放電時加入二價鐵離子可以提高直接耐酸大紅4BS的降解效率，二價鐵離子的加入量為0.01～0.10mmol/L。本發(fā)明可實現(xiàn)水中直接耐酸大紅4BS的快速降解，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，此方法可控制性較強，反應(yīng)器及其操作比較簡單，反應(yīng)條件溫和。
文檔編號C02F1/48GK101759257SQ201010018229
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者燕文明, 趙大勇 申請人:河海大學(xué)