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% 。
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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)