印染废水回用处理工艺

3 结果与讨论

3.1 PS氧化单因素试验研究

3.1.1 pH对PS氧化印染ROC的影响

不同pH条件对PS热活化处理印染ROC的影响如图 1所示，其中，ROC的初始COD为115.2 mg · L-1，反应温度为75 ℃，过硫酸钠的初始浓度为1000 mg · L-1，振荡速度为60 r · min-1.由图 1可以看出，在pH为5时，4 h的反应时间内溶液的COD由112 mg · L-1降低到21.3 mg · L-1，有机物的去除率达到81.6%.

当溶液的pH从5.0 降低至3.0 时，有机物降解率增加不显著(p>0.05)，考虑到后续出水回调影响成本，确定反应体系适宜的pH条件为5.0.在任意试验pH条件下，在4~6 h的反应时间内，溶液的COD变化不明显(p>0.05)，表明在4 h反应时间内，有机物的降解已基本完成.

另外，当pH>5.0时，印染ROC的有机物降解速率随反应体系pH的升高而逐渐降低(p<0.05)，表明酸性条件相对于中性和碱性条件更有利于PS对ROC中有机物的降解.本实验的研究结果与常温条件下活性炭活化PS氧化偶氮染料酸橙7的研究结果相一致，这可能是由于酸性条件下PS更容易产生SO· -4，而SO· -4在PS氧化印染RO浓水中的有机物过程中起到了重要作用.

图1 pH对PS氧化印染RO浓水中有机物去除效果的影响

3.1.2 初始PS浓度对PS氧化的影响

在温度75 ℃、pH=5的条件下研究了不同初始PS浓度(200~2000 mg · L-1)对ROC中有机物氧化的影响，结果见图 2.当初始PS浓度从200 mg · L-1上升到1000 mg · L-1时，4 h的反应时间内溶液的COD由98.3 mg · L-1降低至21.5 mg · L-1，表明初始PS浓度对印染ROC中难降解有机物的降解有很大影响，印染ROC中难降解有机物的降解速率随PS初始浓度的升高而逐渐升高(p<0.05).

当初始PS浓度由1000 mg · L-1升高到2000 mg · L-1时，溶液的COD变化不明显(p>0.05)，表明1000 mg · L-1的初始PS浓度产生的SO4· -和· OH已基本上能满足印染ROC中难降解有机物的分解，过量的初始PS量不仅不能增加难降解有机物的降解速率，而且会造成PS的浪费，因此，确定本反应体系最佳的PS初始浓度为1000 mg · L-1.

本研究的结果与酸活化PS氧化敌草隆的结果一致，有机物的降解速率随初始PS浓度的升高而升高，当初始PS浓度增加到一定浓度时，有机物(敌草隆)的降解速率升高不显著.这可能是由于适量的PS产生了足够反应体系内有机物氧化产生SO· -4和· OH，过量的PS由于被还原后生成了大量的SO42对PS氧化的抑制作用.

图2 初始PS浓度对PS氧化印染RO浓水中有机物去除效果的影响

3.1.3 温度对PS氧化的影响

温度是影响PS活化氧化有机物的一个重要因素，温度对PS氧化ROC中有机物的影响效果见图 3，在最适宜的pH和初始PS浓度条件下，选择温度65~80 ℃进行活化.在4 h的反应时间内，ROC的COD在65、70、75和80 ℃条件下从112 mg · L-1分别降低到84.7、42.5、21.5和19.8 mg · L-1，表明ROC的有机物去除效率随反应温度的增加而增加(p<0.05).温度由75 ℃增加到80 ℃时，ROC的COD在反应的4~6 h内，COD变化不大(p>0.05)，表明在此反应体系内，75 ℃温度可以快速活化PS，考虑到经济成本，确定本研究的适宜的活化温度为75 ℃.

图3 温度对PS氧化印染ROC的影响

不同温度下PS活化氧化ROC有机物的过程符合一级降解动力学，反应数率常数分别为0.0682 h-1(R2=0.95，65 ℃)、0.2031 h-1(R2=0.96，70 ℃)和0.3148 h-1(R2=0.95，75 ℃).反应速率常数随温度升高不断增大.这可能是由于反应温度越高，PS中的O—O越容易断裂，产生的自由基就越多，对氧化难降解有机物越有利.这与热激活PS降解卡马西平和奥卡西平的研究相类似，表明温度的升高更有利于PS的活化和体系中难降解有机物的分解.

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