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摘 要

本文以橙黄Ⅱ偶氮染料废水为代表物，采用Fe(Ⅲ)- C₂O₄进行催化降解处理。在催化降解实验中，系统地研究了H₂O₂浓度、Fe(Ⅲ)- C₂O₄浓度、反应时间、pH值对催化降解效果的影响，以废水的TOC、色度来表征分析，探讨Fe（Ⅲ）-C₂O₄催化降解染料废水的反应规律。并进一步通过正交试验，以TOC去除率、色度去除率为指标来优化工艺参数。最终结果表明：脱色效果良好，最佳条件是pH=4.5，H₂O₂=1.1mL/L，Fe(Ⅲ)-C₂O₄=40μmol/L，55min，去除率为91.3%；TOC去除最佳条件是pH=4.5，H₂O₂=1.1mL/L，60min，Fe(Ⅲ)-C₂O₄=32μmol/L，去除率为31.6%，为后续处理奠定了基础。

关键词：橙黄Ⅱ Fe(Ⅲ)- C₂O₄ 色度 TOC

The experimental study of Fe (Ⅲ) -C₂O₄ catalytic degradation of Orange Ⅱ

Abstract

In recent years, with the rapid development of the printing industry and the increasing variety of dye, to solve the pollution problem of dye wastewater became urgent . The amount of azo dye wastewater was more than half of the total dye wastewater. It was important to reduce the toxicity of azo dye wastewater.

In this paper, orange Ⅱ wastewater was degraded by Fe (Ⅲ) -C₂O₄ catalytic process. In the catalytic degradation experiments, the influence of degradation effect was studied on the concentration of H₂O₂, Fe (Ⅲ) - C₂O₄ concentration, reaction time, pH value. The orthogonal experiment to TOC removal and color removal was investigated The results showed that: optimal conditions were pH = 4.5, H₂O₂ = 1.1mL/ L, Fe (Ⅲ) -C₂O₄ = 40μmol / L, t = 55min, the removal rate was 91.3%; TOC removal in general, the best condition was pH = 4.5, H₂O₂ = 1.1mL/ L, T = 60min, Fe (Ⅲ) -C₂O₄= 32μmol / L, the removal rate was 31.6%.

Key Words: Orange Ⅱ ; Fe (Ⅲ) -C₂O₄; Chromaticity; TOC

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景 1

1.3 偶氮染料废水 1

1.3.1 废水来源 1

1.3.2 废水的危害 2

1.4 偶氮染料废水的处理技术 2

1.4.1 物理技术 2

1.4.2 混凝沉淀技术 3

1.4.3 电化学技术 3

1.4.4 生物处理技术 3

1.4.5 化学氧化技术 4

1.5 Fenton氧化技术的改进 4

1.5.1 传统的Fenton技术 4

1.5.2 铁络合物降解废水的应用 4

1.5.3 Fe（Ⅲ）- C₂O₄络合物降解染料废水的研究进展 4

1.6 研究的目的及意义 5

第二章 实验材料与方法 7

2.1 模拟废水的配制 7

2.2 实验仪器及试剂 7

2.3 实验方法 8

2.4 实验内容 8

2.5 分析方法 9

2.5.1 测定废水TOC 9

2.5.2 测定废水色度 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 单因素实验 11

3.1.1 H₂O₂浓度对催化降解效果的影响 11

3.1.2 pH对降解效果的影响 12

3.1.3 Fe（Ⅲ）- C₂O₄浓度对催化降解效果的影响 14

3.2.4 反应时间对催化降解效果的影响 15

3.3 正交试验 17

3.3.1 实验设计 17

3.3.2 结果分析 17

3.3.3 确定最佳工艺条件 19

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1 引言

印染行业是我国的传统行业，从古至今，一直是国家轻工业部门的重要支柱。在21世纪的今天，印染行业的工艺技术取得了突破性进展，生产设备不断的更新换代，印染企业的发展也十分迅速，但染料废水的处理仍然是个难题。不完全统计表示，我国每天会排放染料废水，大概占全部工业废水排放量的35%。染料废水不仅排放量大，而且水质具有成分复杂、不易脱色、无机盐浓度高、有机物含量高、可生化性能差等特点，处理困难^[1]。

1.2 研究背景

印染又称染整，是通过一系列物理化学工艺过程，将染料颜色固定在纤维组织上的一种加工方式。染料按照化学结构可分为偶氮染料、蒽醌染料、靛旋染料、硫化染料、菁染料、三芳基甲烷染料、含有杂环的染料七大类^[2]。目前，偶氮染料凭借自身结构多变、合成方法简单、价格低廉、着色性能好的优势，广泛应用于印染行业。在印染工艺中的使用率高达65%，所以印染废水的主要处理对象是偶氮染料废水。偶氮染料分子式中含有偶氮基团，其化学性质相对稳定，是一种难以降解的高浓度有毒废水^[3]。而且染料废水的水质随着印染工艺的不同而存在差异，污染物的组分也会改变，我们必须不断创新、改进和提高处理效果，选取最佳的反应条件。

1.3 偶氮染料废水

1.3.1 废水来源

偶氮染料废水有两大主要来源，一个是生产合成偶氮染料过程所产生的生产废水，另一个是印染行业在使用偶氮染料进行染色后排放的印染废水。这两大源头产生的废水量和物质组成均会随操作条件和化学工艺技术不同而不同，主要含有重金属、盐类、苯、萘和蒽醌类等物质^[4]。

1.3.2 废水的危害

由于偶氮染料废水中含有大量的盐类、重金属、苯、萘、蒽醌类以及芳香族化合物等有毒有害物质，使废水具备色度高、有机物含量高、无机盐浓度大、难生物降解等特点，难以采用常规方法进行治理。即便是将低浓度的偶氮染料废水排入河流湖泊，还是会造成水体透光率和水溶性气体溶解度下降，水生生物无法繁衍生存，进而导致水的纯度过低和水体食物链残缺，最终破坏了整个水体生态系统^[5]。饮用被偶氮染料污染的水可引起慢性积累性中毒，诱发DNA癌变，危害人体健康，给民生、生态环境带来巨大危害。这些年，国家的鼓励政策和科技的创新进步，促进了印染行业的飞快成长，而且染料的合成种类不断增多，更加使得降解偶氮染料废水成为工业废水治理领域亟需解决的一大难题。所以，要想实现印染行业和染料工业的清洁生产、实现废水的“近零排放”，提高偶氮染料废水降解效率是急需解决的首要问题。

1.4 偶氮染料废水的处理技术

目前，降解处理偶氮染料废水的的技术可分为物理技术、混凝沉淀技术、电化学技术、生物处理技术和化学氧化技术五大类。

1.4.1 物理技术

物理技术是利用物理基本原理去除水中污染物的方法。用于偶氮染料废水处理的物理技术有吸附、萃取和膜分离。物理技术是将目标污染物和废水分离开来，不会改变染料的结构。

吸附是吸附质附着到吸附剂表面的过程^[6]。在水污染处理工程中，吸附技术依靠吸附剂的表面吸附性能对水中一种或多种污染物进行吸附，从而实现净化污水的目标。收集治理偶氮染料废水的吸附剂有硅藻土、炉渣、粉煤灰、活性炭、大孔吸附树脂等。其中，活性炭的比表面积较大，能够选择性吸附大多数偶氮染料，吸附效果良好。当前，对低浓度染料废水的治理可采用吸附法，但对高浓度染料废水若采用吸附法则远达不到污水处理标准且吸附技术自身存在成本高、吸附剂二次污染等问题。

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