２０１１年７月 榆林学院学报 Ｊｕｌｙ．２０１１ 第２ｌ卷第４期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＹＵＵＮ ＵＮＩＶＥＲＳ１ＴＹ Ｖ０】．２ｌ Ｎｏ．４ Ｈ２Ｏ２催化湿式氧化酸性红Ｂ染料废水的研究 李红亚 ，赵彬侠 ，张凯 （１榆林学院化学与４Ｅ－Ｙ－－学院，陕西榆林７１９０００；２西北大学化工学院，陕西西安７１００６９； ３西安航天化学动力厂，陕西西安７１００２５） 摘要：以自制的复合氧化物Ｆｅ：Ｏ，一ＮｉＯ—ＣｅＯ： 一Ａ１ Ｏ，为催化剂氧化降解酸性红Ｂ染料废水，考 察了进水ｐＨ值、反应温度、氧化剂及催化剂用量对ＣＯＤ去除率的影响。结果表明，在反应温度为９Ｏ ℃，进水ｐＨ为７，催化剂投入量２ｇ（３００ｍＬ废水），双氧水用量１８ｍＬ时，酸性红Ｂ的ＣＯＤ去除率可达到 ８７．６％。 关键词：酸性红Ｂ；过氧化氢；湿式氧化；催化剂 中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ文章编号：１００８—３８７１（２０１１）０４—００６３—０３ 酸性红Ｂ（Ａｃｉｄ Ｒｅｄ Ｂ）又名酸性枣红Ｂ，是一种 １．３实验过程本反应在高温高压反应釜中进行。 具有代表性的偶氮类染料…，从结构来看，其分子 向反应釜中加入３００ｍＬ ４ｇ／Ｌ酸性红Ｂ模拟废水和 中含有一个偶氮键和两个萘环，是一种萘系磺化偶 一定量的催化剂以及双氧水，加热并搅拌，分时取 氮染料，性质十分稳定，难生物降解 】。湿式氧化 样，并对所取样进行ＣＯＤ去除率和铁离子溶出的测 法【３ 作为一种有效的化学氧化技术，特别适用于高 定，以考察催化剂活性和稳定性。ＣＯＤ采用重铬酸 浓度有机废水的处理，它是在高温高压下以氧气或 钾滴定法＂ 测定，催化剂的金属溶出量用邻菲哕啉 双氧水为氧化剂，将废液中的有机物氧化分解从而 一分光光度法＿８ 测定。 大幅度降低ＣＯＤ的方法【４ 】。本研究采用双氧水 ２结果与讨论 为氧化剂，在催化剂存在的条件下，氧化降解酸性红 ２．１催化剂用量的影响在进水ｐＨ值为７，双氧水 Ｂ模拟染料废水，以确定其较适宜的工艺条件，为这 投加量为降解染料废水的理论需用量（５０ｍｌ／Ｌ废 一技术的实际应用提供理论参考。 水），反应温度为９Ｏ℃时，考察催化剂用量对氧化效 １实验内容 果的影响，实验结果如图１。 １．１主要仪器ＧＳ一０．５型高温高压反应釜；７２１型 １ Ｏ。 分光光度计；ＪＨＲ一２型ＣＯＤ恒温加热仪；ＰＨＳ一３Ｂ ９０ ８Ｏ 型精密ｐＨ计；ＳＨＺ—Ｄ循环水式真空泵和ＤＦ一 芝∞ １０１Ｓ恒温磁力搅拌器。 鐾６０ 粕 １．２催化剂制备催化剂采用分步浸渍法制备。分 § 别配制０．０５ｍｏｌ／Ｌ的硝酸铈溶液，０．７５ｍｏｌ／Ｌ硝酸 ４。 ∞ 铁溶液和０．２５ｍｏｌ／Ｌ硝酸镍溶液备用，采用过量浸 渍法将经过预处理过的 一ＡＩ Ｏ，载体浸渍于硝酸 铈溶液中２４ｈ，过滤后在１１０￣Ｃ条件下干燥１２ｈ，然 图１（ａ） 催化剂用量对ＣＯＤ去除率的影响 后在６００￣Ｃ条件下焙烧６ｈ，再将所得中间物以同样 的步骤分别负载铁和镍组分，即得到以铁和镍为主 要活性组分的复合氧化物催化剂Ｆｅ Ｏ 一ＮｉＯ— ＣｅＯ２／ 一ＡＩ２Ｏ３。 收稿日期：２０１１—０３—１４ 基金项目：榆林学院高层次人才科研启动基金项目（０９ＧＫ０１６） 作暑简介：李红亚（１９８１一），女，陕西丹风人，助教，在读博士从事化学工程与工艺的教学与研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｈ∞ｇｙａ０５２１＠１６３．ｃｏｎｒ ・６４・ 榆林学院学报 ２０１１年第４期（总第９６期） １２ ＇Ｏ ３ ｅ 嚣ｓ 蜓 ４ 图１（ｂ） 铁溶出随催化剂用量的变化 由图１（ａ）可见，相同反应条件下，使用催化剂 后ＣＯＤ去除率明显比不用催化剂时高，而且随着催 化剂用量的增加，ＣＯＤ去除率基本呈增加趋势。但 由图１（ｂ）知，随着催化剂用量的增加，金属离子溶 出也明显增加，易造成二次污染和后续处理成本的 增加。综合考虑各因素，选２ｇ催化剂为最佳用量。 ２．２进水ｐＨ值的影响 双氧水用量选取理论需用 量，催化剂用量为２ｇ，反应温度为９Ｏ℃时考察不同 进水ｐＨ值对氧化效果的影响，实验结果如图２。 ０ ∞４０ ∞８０ １００ １２０ 反应时间／ｍｉｎ 图２（ａ） 进水ｐＨ值对ＣＯＤ去除率的影响 图２（ｂ） 铁溶出随进水ｐＨ的变化 由实验结果可以看出，随着进水ｐＨ值的减小， ＣＯＤ去除率明显提高，但同时催化剂的铁离子溶出 也明显增加，虽然在碱性条件下，铁离子溶出较少， 但是当ｐＨ过高时，过量的ＯＨ一会和・ＯＨ发生反 应，造成氧化剂的消耗，从而对ＣＯＤ去除率造成不 利影响。因此最佳进水ｐＨ值选定为７。 ２．３双氧水用量的影响在进水ｐＨ值为７，催化剂 投加量为２ｇ，反应温度为９０℃下考察不同双氧水投 加量（９ｍＬ，１２ｍＬ，１５ｍＬ，１８ｍＬ和２１ｍＬ，分别为其理 论需用量的６０％、８０％、１００％、１２０％、１４０％）的氧 化效果。 ’日。 蔷 芝＊畿军ｏ８ ∞５Ｉ∞ 。 ∞∞柏∞∞伯０ ８・。 ３。 ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １０４３ ｌ２０ 反应时闻 ｉｎ 图３（ａ） 双氧水用量对ＣＯＤ去除率的影响 《 翦 缝６ 扫匣５ 图３（ｂ） 铁溶出随双氧水用量的变化 图３（ａ）可以看出，当双氧水用量少于理论用量 时，ＣＯＤ去除率随着双氧水用量的增加而增高，当 双氧水用量大于理论用量时，ＣＯＤ去除率反而略有 下降，主要是由于双氧水在催化剂存在条件下被快 速分解为・ＯＨ，当双氧水用量过高时，・ＯＨ便和过 量的双氧水发生反应，造成双氧水自身消耗，从而使 ＣＯＤ去除率降低。同时由图３（ｂ）可以看出随着双 氧水用量的增加铁离子溶出也随之增加，所以双氧 水用量选取１８ｍＬ（相当于理论量的１．２倍）。 ２．４反应温度的影响在进水ｐＨ值为７，催化剂用 量为２ｇ，双氧水用量为１８ｍＬ时，考察不同反应温度 （８Ｏ℃、９０ｏＣ、１００℃、１１０℃）对氧化效果的影响。 图４（ａ） 反应温度对ＣＯＤ去除率的影响 ¨ １ ７ ；仲 ＼Ｓ －ｒ３ 终 。 《 ４ 图４（ｂ） 反应温度对铁溶出量的影响 李红亚，赵彬侠，张凯：Ｈ２０２催化湿式氧化酸性红Ｂ染料废水的研究 ・６５・ 由图４可以看出，随着反应温度的增加，ＣＯＤ Ａ１ ０，的引入，提高了湿式氧化法处理酸性红Ｂ废 水的降解效率，在进水ｐＨ为７，催化剂投入量２ｇ （７ｇ／每升废水），双氧水用量１８ｍＬ（相当于理论量 的１．２倍），反应温度为９Ｏ℃时，对酸性红Ｂ的 ＣＯＤ去除率可以达到８７．６％，取得了较好的处理效 果。 去除率随之增加，但是，铁离子溶出也随之增大，而 且，随着温度升高，设备的制造费用和反应的操作费 用也会随之增加。因此，为了降低处理成本，选取 ９Ｏ℃为最佳操作温度。 ３结语复合氧化物催化剂Ｆｅ：０ 一ＮｉＯ—ＣｅＯ：／＇ｙ一 参考文献： ［１］董磊，乔俊莲，闰丽．微波协同活性炭处理偶氮染料废水的研究［Ｊ］．环境污染与防治，２０１０，３２（４）：３４— ３９． ［２］葛建团，曲久辉．电化学方法用于酸性红Ｂ模拟废水脱色试验研究［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００２， ３（５）：１２—１４． ［３］雷乐成，汪大晕．水处理高级氧化技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００１：１５２—１６９． ［４］Ｍ．Ｓｈｅｉｎｔｕｃｈ，Ｙ．Ｍａｔａｔｏｖ—Ｍｅｙｔａ１．Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｂａｔｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｏｌｕｔａｎｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｄ Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９９８， ３７（２）：３０９—３２６． ［５］Ｋ．Ｂｅｌｋａｃｅｍｉ，Ｆ．Ｌａｒａｃｈｉ，Ｓ．Ｈａｍｏｕｄｉ．Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｗｅｔ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｏｎｇｔｈ Ａｌｃｏｈｏｌ Ｄｉｓｔｉｌｌｅｒｙ Ｌｉｑｕｏｒｓ［Ｊ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ａ：Ｇｅｎｅｒａｌ，２０００，１９９（２）：１９９—２０９． ［６］钟理，詹怀宇．高级氧化技术在废水处理中的应用研究进展［Ｊ］．上海环境科学，２０００，１９（１２）：５６８— ５７１． ［７］张振中．化工环境监测实用手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９２：６９—７５． ［８］蔡炳新，陈贻问．基础化学实验［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１：３２０—３２３． （责任编辑：王瑞斌） Ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｉｄ Ｒｅｄ Ｂ—－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｗａｔｅｒ ｂｙ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｗｅｔ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ＬＩ Ｈｏｎｇ—ｙａ ，ＺＨＡＯ Ｂｉｎ—ｘｉａ２，ＺＨＡＮＧ Ｋａｉ （１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｙｒ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｕｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｌｉｎ，７ １９０００，Ｓｈａａｎｘｉ； ２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘ ｉ＇ａｎ，７１００６９，Ｓｈａａｎ￣； ３ Ｘｉ，ａｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｐｌａｎｔ，Ｘ ｉ＇ａｎ，７ １００２５，Ｓｈａａｎｘｉ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ａｃｉｄ Ｒｅｄ Ｂ—ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｂｙ ｗｅｔ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｆｅ２ ０３一ＮｉＯ— ＣｅＯ２／ 一Ａ１２ ０３ ａｓ ｃａｔａｌｙｓｔ，ａｎｄ ｈｔｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｘｉｄａｎｔ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｓｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖ— ａｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ８７．６％ｏｆ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ９０￣Ｃ，ｐＨ＝７， ２ｇ ｃａｔａｌｙｓｔ（３００ ｍＬ ｗａｓｔｅｒ ｗａｔｅｒ）ａｎｄ １８ｍＬ Ｈ２Ｏ２． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｉｄ ｒｅｄ Ｂ；Ｈ２ Ｏ２；ｗｅｔ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｃａｔａｌｙｓｔ