活性炭改良芬顿反应处理亚甲基蓝染料废水研究

摘要

染料废水作为最主要的工业废水之一，具有排放量大、色度高、有机物浓度高等特点，对环境及人类健康造成了严重的危害。传统的芬顿法处理染料废水效果虽好，但较窄的pH范围和后续的铁泥处理极大的提升了工艺的成本，而活性炭也能催化H2O2分解产生羟基自由基来降解染料废水，但该工艺速率较低，且活性炭用量较大，也限制了其应用。本文针对两工艺存在的问题，提出用活性炭改良Fenton反应处理亚甲基蓝染料废水，研究了“活性炭-H2O2”体系与Fenton反应的影响因素及其影响规律，并进行对比，随后建立了“活性炭-H2O2-Fe2+”体系，研究各因素的相互影响关系并对其反应机理进行探讨，最后将该体系拓展至废活性炭再生的应用中。　　本文主要结论如下:　　1.“活性炭-H2O2”协同降解亚甲基蓝最佳条件为:反应时间30min，pH值为1～11，活性炭投加量为12g/L，H2O2投加量为0.15mol/L。在最佳的条件下能有效去除亚甲基蓝，去除率可达到91％。　　2.“活性炭-H2O2-Fe2+”体系实现了能在较广泛的pH范围（pH在1～11）反应的目标。研究了活性炭、H2O2和Fe2+三者之间的关系，发现在一定条件下，在Fe2+与活性炭的投加量比例大于0.04∶5时，随着H2O2投加量的增加，亚甲基蓝的去除率降低;Fe2+与活性炭的投加量比例小于0.04∶5时，随着H2O2投加量的增加，亚甲基蓝的去除率提升;在Fe2+与H2O2的投加量比例小于3∶4时，随着活性炭的增加，亚甲基蓝的去除率增加;在Fe2+与H2O2的投加量比例大于3∶4时，随着活性炭的增加，亚甲基蓝的去除率降低。　　3.检测水中产生的羟基自由基和消耗的H2O2的浓度，发现活性炭与Fe2+能够相互促进催化H2O2产生羟基自由基的反应效率。　　4.将“活性炭-H2O2-Fe2+”体系应用于废活性炭再生中，可以有效的再生活性炭，通过实验研究确定再生活性炭最佳反应条件为:反应pH值为3～9、nFe2+/n H2O2为1∶400、H2O2的投加量为0.04mol/L、反应时间为10min，多次再次使活性炭的再生效率下降，但在再生4次后活性炭的再生效率还能达到50％以上。