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超声波和膨胀石墨相结合处理染料废水的研究

黎梅  
【摘要】: 超声技术在处理水中有机污染物方面的应用受到越来越多的关注。该技术对众多难处理有机污染物的降解效果显著。与常规处理方法相比,超声处理高效省时。论文介绍了超声降解有机污染物的原理、影响因素和各种方法(主要包括单独使用超声处理和超声与生物催化剂、化学氧化、吸附等其它技术的联用),综述了近年来利用超声技术处理水中有机污染物的研究进展。 膨胀石墨是一种性能优良的无机材料,具有发达的孔结构且质轻、易处理、不污染环境。论文在高氯酸-乙酸酐-高锰酸钾及高氯酸-冰醋酸-高锰酸钾两个体系中制备了无硫、膨胀容积为300 mL/g和280 mL/g的可膨胀石墨。采用X-射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、扫描电镜对石墨层间化合物、可膨胀石墨和膨胀石墨进行了分析表征。 在可膨胀石墨制备研究的基础上,研究超声波/膨胀石墨结合及超声波/膨胀石墨/过氧化氢结合去除水中的有机染料。以紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、扫描电镜等为实验工具,探讨声化学脱色动力学特征,推测反应机理。 利用超声波和膨胀石墨结合的方法分别处理分散蓝2BLN和直接耐酸大红4BS的水溶液,得到很好的结果。超声波/膨胀石墨结合能有效地去除水中的分散蓝2BLN和直接耐酸大红4BS,且比单独用膨胀石墨吸附或超声波处理能达到更好的效果。研究了诸因素(包括超声时间、反应温度、溶液pH值、频率、膨胀容积)对反应的影响,发现低的pH值溶液和膨胀容积大的膨胀石墨能够提高脱色效率,有利于染料的去除。研究了膨胀石墨存在下酸性黑210的超声脱色作用,发现超声波/膨胀石墨结合过程对酸性黑210的处理效果明显高于单独使用膨胀石墨或超声波的处理效果,也明显高于超声波与活性炭结合过程的脱色效果,脱色反应符合准一级反应动力学特征。通过对各种方法处理前后膨胀石墨的红外光谱分析,推测超声波/膨胀石墨结合和单独使用膨胀石墨吸附促使染料脱色有着不同的反应机理。 在染料溶液自然pH值条件下,对活性红24在不同处理方法(超声、超声波/过氧化氢、膨胀石墨、膨胀石墨/过氧化氢、超声波/膨胀石墨、超声波/膨胀石墨/过氧化氢)的脱色效果进行了比较,发现超声波/膨胀石墨/过氧化氢结合能明显提高脱色效果,脱色反应也遵循准一级动力学行为,处理染料前后膨胀石墨的红外光谱显示活性红24分子已被氧化。 将超声波/膨胀石墨和超声波/膨胀石墨/过氧化氢两种方法用于处理高盐量、高浓度的工业染料废水,均获得较好的脱色效果,为工业染料废水处理打下良好的基础。


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