印染廢污水的二氧化氯消毒處理
二氧化氯能有效地除去環(huán)境中的多種無機(jī)、有機(jī)、有毒物質(zhì)，殺滅各種病菌、病毒，已廣泛地應(yīng)用于中水處理、污水治理與飲用水消毒處理以及空氣凈化等環(huán)保領(lǐng)域，被譽(yù)為“環(huán)境凈化劑"。在環(huán)境嚴(yán)重污染、生態(tài)日益惡化的今天，ClO2對于治理環(huán)境、改善生態(tài)、保持國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展、不斷提高人民健康狀況都將起到越來越重要作用。
二氧化氯 催化氧化 消毒劑
一、二氧化氯的性質(zhì)
二氧化氯為黃綠色氣體，在水中的溶解度為2.9克/升，在水中能被光分解，與氨不起反應(yīng)。二氧化氯對人體有刺激，當(dāng)大氣中二氧化氯含量為14mg/L時，就可使人覺察;45mg/L時，明顯地刺激呼吸道。另外，當(dāng)二氧化氯在空氣中的體積濃度超過10%時會有爆炸性，但在水溶液中則無危險性，因此在使用二氧化氯時要非常小心。二氧化氯的揮發(fā)性較大，稍一曝氣即從溶液中逸出;溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)相接觸，也會發(fā)生爆炸。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，二氧化氯須避光保存，一般情況下，得現(xiàn)場制備、現(xiàn)場使用。
二、實(shí)驗(yàn)部分
(一)實(shí)驗(yàn)藥品
亞氯酸鈉、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鉀(AR);氫氧化鈉與濃鹽酸(AR);粒狀活性炭(北京光華活性炭廠)，γ-Al2O3(AR)。
本實(shí)驗(yàn)采用配制的染料模擬廢水，活性艷藍(lán)(模擬廢水Ⅰ)，其CODCr為598 mg/L;陽離子艷紅X-5GN(模擬廢水Ⅱ)，其CODCr為645 mg/L;分散蘭2BLN(模擬廢水Ⅲ)，其CODCr為682 mg/L。
(二)實(shí)驗(yàn)步驟
(1) 二氧化氯化學(xué)氧化實(shí)驗(yàn)：不加催化劑，直接用二氧化氯氧化處理染料模擬廢水，重點(diǎn)考察反應(yīng)時間、溶液的pH及氧化劑用量對氧化處理效果的影響。
(2)催化劑的篩選實(shí)驗(yàn)：將自制的九種催化劑與二氧化氯組成催化氧化體系，對染料模擬廢水進(jìn)行催化氧化處理實(shí)驗(yàn)，篩選的催化劑。
(3) 催化氧化實(shí)驗(yàn)：重點(diǎn)考察催化劑投加劑量、氧化劑投加量、溶液的pH、反應(yīng)時間對模擬廢水的催化氧化處理，確定工藝條件。
三、結(jié)果與討論
(一)二氧化氯化學(xué)氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
取三種模擬廢水，投加不同劑量的二氧化氯溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)的pH，在室溫下振蕩反應(yīng)一段時間，測定反應(yīng)后溶液的CODCr值，計算CODCr去除率。確定了的工業(yè)條件為：二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反應(yīng)時間60 min、反應(yīng)的pH為3~5。在此工藝條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次，結(jié)果見表1。
從表1數(shù)據(jù)說明，二氧化氯氧化模擬染料廢水處理效果穩(wěn)定，但CODCr去除率較低，且對三種不同的染料廢水沒有明顯差異。
(二)催化氧化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
1.催化劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)
分別取模擬廢水Ⅰ和Ⅱ各100 mL，投加二氧化氯溶液2 mL(1.0%的水溶液)和自制催化劑(浸漬染料廢水)4.0 g，調(diào)節(jié)水樣的pH=3~5，室溫下振蕩反應(yīng)60 min。測定反應(yīng)后的CODCr值，計算CODCr去除率。
加入催化劑對模擬廢水進(jìn)行催化氧化的效果良好，CODCr去除率明顯升高，除1#Mn/AC和7#AC外，對模擬廢水Ⅰ和模擬廢水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上，特別是2#(Ni/AC)催化劑對兩種模擬廢水的CODCr去除率率，分別達(dá)83.6%和88.5%。因此，確定2#(Ni/AC)催化劑為催化劑。
2.催化劑投加量分析
分別投加不同量的2#(Ni/AC)催化劑，結(jié)果得知催化劑投加在0.03~0.06 g/mL時，。本文選擇0.04 g/mL作為投加量。
3.反應(yīng)pH對處理效果的影響
分別取三種模擬廢水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑，投加2 mL二氧化氯溶液，調(diào)節(jié)水樣的pH后，常溫下振蕩反應(yīng)60 min，測定反應(yīng)后模擬廢水的CODCr值，計算相應(yīng)的去除率。
4.氧化劑用量對處理效果的影響
分別取三種模擬廢水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑，調(diào)節(jié)模擬水樣的pH=4左右，投加不同量的氧化劑，常溫下振蕩反應(yīng)60 min。
在氧化劑二氧化氯用量小于20 mg(100 mL模擬廢水)時，三種模擬廢水的CODCr去除率隨氧化劑用量增加而快速上升;大于20 mg后，CODCr的去除率變化不大。由此確定氧化劑的投加量為20 mg(100 mL模擬廢水)。
四、結(jié)論
(1)ClO2催化氧化對三種模擬廢水均有較強(qiáng)的CODCr去除能力，在氧化劑投加量相同條件下，對比化學(xué)氧化，CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%，催化氧化效果明顯。
(2)通過對自制催化劑的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，確定了ClO2催化氧化法處理模擬廢水催化劑為2# Ni/AC，在此催化劑作用下，ClO2對三種染料模擬廢水均有較好的氧化效果，CODCr平均去除率為88.6%。
(3)通過催化氧化實(shí)驗(yàn)確定了ClO2催化氧化處理三種染料模擬廢水的工藝條件為：氧化劑用量為0.2 mg/mL，pH=3～7，催化劑4.0 g，反應(yīng)時間45 min。催化劑可以重復(fù)使用5～6次以上。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]游賢德. 過氧化氫法生產(chǎn)二氧化氯. 黎明化工， 1997 (4).
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