一种含蒽醌染料废水的处理方法与流程

本发明涉及有机染料废水处理技术领域，具体涉及一种含蒽醌染料废水的处理方法。

背景技术：

随着经济的发展，生活水平的不断提高，人们对染料的需求量逐日递增。中国是世界上染料生产大国，染料在生产和使用过程中会产生大量废水，对环境和人类健康造成严重的影响。目前，染料废水已成为几大废水来源之一，如何减少废水中的污染物及净化废水成为当今工业废水治理的一个热点，也是环境工作者非常关心的问题。蒽醌类染料是除偶氮类染料的第二大染料，具有固色率高，染色牢固等优点。蒽醌类染料生产废水水量大，色度高，成分复杂，可生化性较差，属于有机染料废水，具有一定的毒性，给废水治理带来了相当的困难。

由于各种染料印染产品纷杂，生产制造的方法不一样，所用添加的各种化学试剂越来越多，造成废水成分相当复杂。传统的蒽醌染料废水处理方法如物理吸附法，吸附剂不可循环使用且表面积有限、萃取法中的萃取液不能完全与废水分离从而产生二次污染；化学混凝法中混凝剂的添加增加了处理成本；以及生物法虽处理成本低，但前期基建费用高，运行周期长，降解效率低下。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种效果好，降解效率高，周期短，处理成本低，操作简单，利用氧气电离后产生的活性离子处理含蒽醌染料废水的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含蒽醌染料废水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

（1）调节蒽醌染料废水的ph值至中性；

（2）使蒽醌染料废水循环流动的同时通入氧气；

（3）开启放电设备，调节电压，氧气被电离离解成活性粒子；活性粒子与蒽醌染料废水反应产生羟基自由基，对废水进行降解；

（4）测定处理后废水的污染物浓度。

进一步地，本发明步骤（2）中所述的氧气通气量为3-6l/min。

进一步地，本发明步骤（3）中所述的电压为2.4~3.6kv。

优选的，本发明步骤（3）中所述的电压为3.0kv。

进一步地，本发明步骤（3）中所述的反应时间为30~50min。

进一步地，本发明所述方法不添加自由基抑制剂。

本发明步骤（3）中活性粒子的电子转移过程如下所示：

o2+e→o2⁺+2e

o2+e→2o·+e

o2+o·→o3

o3+e→o3·^-

o2+e→o2·^-

进一步地，活性粒子的电子转移过程为：

o^-+h2o→·oh+oh^-

o2-+h2o→ho2·+oh^-

2h2o+2e^-→h2o2+h2

o3+h2o→h2o2+o2

o3+h2o2→ho2·+·oh+o2

需要解释说明的是，上述的o3、·o、o2⁺、o2^-、·oh、·o、·h均为反应产生的自由基中间体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所提供的方法利用强电离放电技术处理含蒽醌染料废水。氧气在经过放电区域后，在高压形成的强电场中被电离产生o3、·o、o2⁺、o2^-等活性粒子，活性粒子进一步地生成·oh、·o、·h等具有强氧化性的活性粒子；活性粒子与待处理废水发生链式反应产生羟基自由基，羟基自由基具有很高的氧化电位，氧化性极强，无选择性的将污染物质氧化为co2、h2o、或矿物质。在羟基自由基的作用下，蒽醌染料分子的发色基团及其复杂结构被破坏，达到降解效果。经本发明具体实施例验证，本发明所述降解方法降解率可达到95%以上，远超过其他染料废水的降解效率；而且本发明所述方法在常温下进行，易于控制，快速高效、不产生二次污染，无需添加任何化学剂和易于操作管理，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中不同浓度的蒽醌染料茜素红溶液的降解率曲线图；

图2为实施例2中不同电压下蒽醌染料茜素红溶液的降解率曲线图；

图3为实施例3中不同ph下蒽醌染料茜素红溶液的降解率曲线图；

图4为实施例4中自由基抑制剂对蒽醌染料茜素红溶液的降解率对比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。如无特殊说明，本发明实施例中所涉及的试剂均为市售产品，均可以通过商业渠道购买获得。

实施例一：不同浓度的蒽醌染料茜素红的降解

配制体积为45l，浓度分别为30mg/l、50mg/l和80mg/l的茜素红溶液，配置的茜素红溶液中不含有任何自由基抑制剂，调节茜素红溶液的ph值为7.0；在常温下开启泵循环，使茜素红溶液循环流动，通入氧气，调节氧气通气量为5l/min，开启放电设备，调节电压至2.4kv；氧气被电离离解成活性粒子；活性粒子与茜素红溶液反应产生羟基自由基，对茜素红溶液进行降解，降解时间为50min，分别记录10、20、30、40和50min时的吸光度值。图1是浓度分别为30mg/l、50mg/l和80mg/l的茜素红溶液的降解率曲线图；如图1所示，随着茜素红溶液浓度的增加，反应结束时降解效率逐渐降低。

实施例二：不同电压下蒽醌染料茜素红的降解

分别测量电压在2.4kv、3.0kv、3.6kv时茜素红溶液的降解率；配制浓度为50mg/l的茜素红溶液3份，配置的茜素红溶液中不含有任何自由基抑制剂，调节茜素红溶液的ph值为中性；在常温下开启泵循环，使茜素红溶液循环流动，通入氧气，调节氧气通气量为5l/min，开启放电设备，分别调节电压至2.4kv、3.0kv、3.6kv，氧气被电离离解成活性粒子，活性粒子与茜素红溶液反应产生羟基自由基，对茜素红溶液进行降解，降解时间为50min，分别记录不同电压下茜素红溶液的降解率。图2是电压在2.4kv、3.0kv、3.6kv时茜素红溶液的降解率曲线图；如图2所示，在其他条件不变的情况下，随各组实验外加电压的增加，反应结束时的降解效率逐渐增加。但是，在电压超过3.0kv之后，随着电压的增加，降解效率的提高并不明显，为了节约电能，优选降解电压为3.0kv。

实施例三：不同ph下蒽醌染料茜素红的降解

分别测量ph在3.33、7.39、9.32时茜素红溶液的降解率；配制浓度为50mg/l的茜素红溶液3份，配置的茜素红溶液中不含有任何自由基抑制剂，调节茜素红溶液的ph值分别调节为ph=3.33、ph=7.39、ph=9.32；在常温下开启泵循环，使茜素红溶液循环流动，通入氧气，调节氧气通气量为5l/min，开启放电设备，调节电压至3.0kv，氧气被电离离解成活性粒子，活性粒子与茜素红溶液反应产生羟基自由基，对茜素红溶液进行降解，降解时间为50min，分别记录不同ph下茜素红溶液的降解率。图3是ph分别在3.33、7.39、9.32时茜素红溶液的降解率曲线图；如图3所示，初始ph在7.39的中性条件下茜素红的降解率最高，降解效率为96.8%。水溶液偏酸偏碱都会抑制羟基自由基的产生从而影响降解效率。

实施例四：含有自由基抑制剂情况下蒽醌染料茜素红的降解

测量自由基抑制剂对茜素红溶液降解率的影响；分别配制含有自由基抑制剂tba、含有自由基抑制剂co3^2-和不含有自由基抑制剂的茜素红溶液，配置的茜素红溶液浓度均为50mg/l，ph值为7.39，在常温下开启泵循环，使茜素红溶液循环流动，通入氧气，调节氧气通气量为5l/min，开启放电设备，调节电压至3.0kv，氧气被电离离解成活性粒子，活性粒子与茜素红溶液反应产生羟基自由基，对茜素红溶液进行降解，降解时间为50min，记录不同茜素红溶液的降解率。图4是自由基抑制剂对茜素红溶液的降解率对比曲线图；如图4所示，添加自由基抑制剂tba这组实验中茜素红的降解效率影响显著，说明降解过程中羟基自由基等活性粒子起到了很重要的作用。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。