染料废水的二氧化氯消毒处理研究

来源：https://www.shuizhifenxi.com/ 作者：余氯检测仪时间：2019-09-02

　　【摘要】二氧化氯能有效地除去环境中的多种无机、有机、有毒物质，杀灭各种病菌、病毒，已广泛地应用于中水处理、污水治理与饮用水消毒处理以及空气净化等环保领域，被誉为“环境净化剂”。在环境严重污染、生态日益恶化的今天，ClO2对于治理环境、改善生态、保持国民经济的持续发展、不断提高人民健康状况都将起到越来越重要作用。

　　【关键词】二氧化氯催化氧化消毒剂

　　一、二氧化氯的性质

　　二氧化氯为黄绿色气体，在水中的溶解度为2.9克/升，在水中能被光分解，与氨不起反应。二氧化氯对人体有刺激，当大气中二氧化氯含量为14mg/L时，就可使人觉察;45mg/L时，明显地刺激呼吸道。另外，当二氧化氯在空气中的体积浓度超过10%时会有爆炸性，但在水溶液中则无危险性，因此在使用二氧化氯时要非常小心。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出;温度升高、曝光或与有机质相接触，也会发生爆炸。因此，在实际应用中，二氧化氯须避光保存，一般情况下，得现场制备、现场使用。

　　二、实验部分

　　(一)实验药品

　　亚氯酸钠、硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾(AR);氢氧化钠与浓盐酸(AR);粒状活性炭(北京光华活性炭厂)，γ-Al2O3(AR)。

　　本实验采用配制的染料模拟废水，活性艳蓝(模拟废水Ⅰ)，其CODCr为598 mg/L;阳离子艳红X-5GN(模拟废水Ⅱ)，其CODCr为645 mg/L;分散兰2BLN(模拟废水Ⅲ)，其CODCr为682 mg/L。

　　(二)实验步骤

　　(1) 二氧化氯化学氧化实验：不加催化剂，直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水，重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。

　　(2)催化剂的筛选实验：将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系，对染料模拟废水进行催化氧化处理实验，筛选最佳的催化剂。

　　(3) 催化氧化实验：重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理，确定最佳工艺条件。

　　三、结果与讨论

　　(一)二氧化氯化学氧化实验结果与讨论

　　取三种模拟废水，投加不同剂量的二氧化氯溶液，调节反应的pH，在室温下振荡反应一段时间，测定反应后溶液的CODCr值，计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为：二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反应时间60 min、反应的pH为3~5。在此工艺条件下重复实验5次，结果见表1。

　　从表1数据说明，二氧化氯氧化模拟染料废水处理效果稳定，但CODCr去除率较低，且对三种不同的染料废水没有明显差异。

　　(二)催化氧化实验的实验结果与讨论

　　1.催化剂优选实验

　　分别取模拟废水Ⅰ和Ⅱ各100 mL，投加二氧化氯溶液2 mL(1.0%的水溶液)和自制催化剂(浸渍染料废水)4.0 g，调节水样的pH=3~5，室温下振荡反应60 min。测定反应后的CODCr值，计算CODCr去除率。

　　加入催化剂对模拟废水进行催化氧化的效果良好，CODCr去除率明显升高，除1#Mn/AC和7#AC外，对模拟废水Ⅰ和模拟废水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上，特别是2#(Ni/AC)催化剂对两种模拟废水的CODCr去除率率最好，分别达83.6%和88.5%。因此，确定2#(Ni/AC)催化剂为最佳催化剂。

　　2.催化剂最佳投加量分析

　　分别投加不同量的2#(Ni/AC)催化剂，结果得知催化剂投加在0.03~0.06 g/mL时，效果最好。本文选择0.04 g/mL作为最佳投加量。

　　3.反应pH对处理效果的影响

　　分别取三种模拟废水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化剂，投加2 mL二氧化氯溶液，调节水样的pH后，常温下振荡反应60 min，测定反应后模拟废水的CODCr值，计算相应的去除率。

　　4.氧化剂用量对处理效果的影响

　　分别取三种模拟废水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化剂，调节模拟水样的pH=4左右，投加不同量的氧化剂，常温下振荡反应60 min。

　　在氧化剂二氧化氯用量小于20 mg(100 mL模拟废水)时，三种模拟废水的CODCr去除率随氧化剂用量增加而快速上升;大于20 mg后，CODCr的去除率变化不大。由此确定氧化剂的最佳投加量为20 mg(100 mL模拟废水)。

　　四、结论

　　(1)ClO2催化氧化对三种模拟废水均有较强的CODCr去除能力，在氧化剂投加量相同条件下，对比化学氧化，CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%，催化氧化效果明显。

　　(2)通过对自制催化剂的优选实验，确定了ClO2催化氧化法处理模拟废水最佳催化剂为2# Ni/AC，在此催化剂作用下，ClO2对三种染料模拟废水均有较好的氧化效果，CODCr平均去除率为88.6%。

　　(3)通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为：氧化剂用量为0.2 mg/mL，pH=3～7，催化剂4.0 g，反应时间45 min。催化剂可以重复使用5～6次以上。

　　【参考文献】