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云母珠光颜料工业废水处理方法及机理研究

曲艺  
【摘要】:云母珠光颜料工业废水是一种含偶氮染料废水,其废水成分复杂,COD_(Cr)浓度、色度、含盐量和酸碱度高;BOD_5/COD_(Cr)值低,一般在0.2~0.4;可生化性较差。目前,我国云母珠光颜料工业废水基本未经处理直接排放,对环境造成极大危害。 研究以高岭石为基体,溶胶-凝胶法制备出纳米TiO_2/矿物复合光催化材料,对含偶氮染料云母珠光颜料工业废水进行光催化降解,寻求光催化降解偶氮染料的工艺及条件。研究利用分光光度计、XRD、IR、Raman、TEM、AFM等测试手段对实验结果进行表征分析。 紫外光下,TiO_2/矿物复合光催化材料对偶氮染料催化降解实验结果表明,偶氮废水初始浓度为40mg/L,催化剂投加量取1g/50ml废水,废水初始pH值为4,降解4h后脱色率达到99.2%。添加适量氧化助剂可加快反应速度。催化剂还可回收利用,重复使用6次后脱色率达92.8%。 自然光下,TiO_2/矿物复合光催化材料在酸性条件下对偶氮染料也有较理想的降解脱色效果,降解6h脱色率达94%。 二氧化钛光催化降解偶氮染料的反应历程是:偶氮结构首先被氧化形成了一种新的结构,然后萘环结构被氧化生成一些含取代基苯环结构的小分子物质,小分子物质进一步催化矿化成为无色无害的无机物。由于相关条件有限,目前还缺乏有效的测试手段来表征降解生成的中间产物。 为了与光催化结果相比较,本研究还用焙烧石灰石、累托石吸附的方法和化学氧化法来处理含偶氮染料云母珠光颜料工业废水。累托石(74μm~44μm)400℃下焙烧3h,吸附偶氮废水30min后脱色率达80.17%。焙烧石灰石(-100μm)350℃下焙烧3h,吸附偶氮废水15min后脱色率达96.98%。Fenton法处理偶氮废水时,FeSO_4 0.7ml,H_2O_2 1.6ml,pH为4,反应40min后脱色率达90%。 研究认为,纳米TiO_2/矿物复合光催化材料,对含偶氮染料云母珠光颜料工业废水的光催化效果最好。矿物复合材料光催化方法是一种高效、节能、易反复利用、无二次污染的降解方法,是一种生态型环境处理新技术。本研究为该技术实用化提供了理论和应用依据。 比较而言,同样条件下,焙烧石灰石吸附效果优于累托石。但吸附法无论脱色指标高低都只是相转变而已,还需再处理。


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