一种利用双氧水协同介质阻挡放电降解染料废水的方法与流程

本发明涉及染料废水处理技术领域，具体涉及一种利用双氧水协同介质阻挡放电降解染料废水的方法。

背景技术：

随着染料和纺织工业的发展，染料的生产和使用量得到了大大的增加。与此相对应，在染料的生产和使用过程中也会大量的染料废水。这些染料废水中同时存在几种或者几十种染料，具有成分复杂、毒性较强、浓度高、水质变化大、难生物降解等特点。这些染料废水有些未经过处理或者只是采取简单的处理就被直接排放到江河湖泊中，给水环境带来了不可逆的破坏，也给周围环境，人类带来了严重的影响，成为当前水环境的重点污染源之一。而且随着染料生产技术的日益完善，染料产品向着抗氧化、抗光解、抗生物氧化的方向发展，加大了染料废水的处理难度。

目前，染料废水处理方法有生物法、物理法和化学法。其中化学法中的高级氧化近年来以其产生的以羟基自由基（·oh）为主要的具有强氧化性的氧化剂能够无选择性的与污染物质反应的优点而颇受研究学者的关注，而且在反应过程中产生的某些有机自由基可以继续参加·oh的链式反应，产生更多的羟基自由基和其他强氧化性物质，使污染物质得到有效的处理。但是由于上述染料废水的难降解等特点，单独的高级氧化技术难以满足处理废水达标要求，这需要更加高效的水处理技术联用。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种降解率高、成本低、反应温和、易操作、利用双氧水协同介质阻挡放电降解混合染料废水的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用双氧水协同介质阻挡放电降解染料废水的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）调节染料废水的ph值；

（2）在染料废水中加入双氧水，快速通入空气，开启介质阻挡放电设备；

（3）调节电压，开启循环泵，对废水进行降解。

进一步地，本发明步骤（1）中所述的ph为4~9。

进一步地，本发明步骤（2）中所述的双氧水的浓度为50~150mg/l。

进一步地，本发明步骤（2）中所述的染料废水与双氧水的质量分数为30%。进一步地，本发明步骤（2）中所述的空气通气量为3-6l/min。

进一步地，本发明步骤（2）中所述的介质阻挡放电设备为臭氧发生器；其中的介质为一层质地致密绝缘、厚度为330μm的α-al2o3。

进一步地，本发明步骤（3）中所述的电压为3.6kv。

本发明所述利用双氧水协同介质阻挡放电降解混合染料废水的方法原理是：双氧水分解h2o2→h⁺+h2o，介质阻挡放电设备产生的o3和·oh与双氧水反应产生活性粒子ho2^-、·oh、o2^-以及o2，活性粒子的存在延长了产生羟基自由基的链反应，以产生更多的强氧化性粒子·o3^-、·ho3、·oh2，使反应进行的更彻底，从而有效提高染料的降解速率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一方面，由于双氧水本身作为强氧化剂故具有强氧化性，可以将废水中的染料分子破坏降，另一方面，双氧水会分解，产生的h⁺和h2o^-粒子会与介质阻挡放电产生的o3和·oh进一步反应，产生更多·oh等活性粒子。双氧水的加入使得·oh的产生链得以延续更长的反应时间，增加强氧化活性粒子的数量，从而让反应进行的更彻底，提高反应效率和降解率。

本发明所提供的方法利用双氧水协同介质阻挡放电降解混合染料废水。本发明所述方法在混合染料溶液中加入一定量的双氧水后立即启动介质阻挡放电设备，开始对混合染料溶液降解，具有强氧化性的双氧水与可以产生羟基自由基和臭氧等同具强氧化性的介质阻挡放电设备相结合处理难降解大分子染料，经本发明具体实施例验证，本发明所述降解方法降解率可达到95%以上，远超过其他染料废水的降解效率；而且本发明所述方法在常温下进行，易于控制，快速高效、不产生二次污染、易于操作管理，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是实施例1中得到的金橙ⅱ溶液的标准曲线；

图2是实施例1中得到的茜素红溶液的标准曲线。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。如无特殊说明，本发明实施例中所涉及的试剂均为市售产品，均可以通过商业渠道购买获得。

实施例1标准曲线的制备

制备金橙ⅱ标准曲线：金橙ⅱ基础液浓度为1000mg/l，配制浓度分别为10.00mg/l、30.00mg/l、50.00mg/l、80.00mg/l和100.00mg/l的金橙ⅱ溶液，以配制用水作为空白对照，用紫外可见分光光度计在484nm处测定各个金橙ⅱ溶液的吸光度，线性拟合得到金橙ⅱ溶液吸光度-浓度的标准曲线，标准曲线如图1所示；

制备茜素红标准曲线：茜素红基础液浓度为1000mg/l，配制浓度分别为5.00mg/l、10.00mg/l、20.00mg/l、50.00mg/l和80.00mg/l的茜素红溶液，以配制用水作为空白对照，用紫外可见分光光度计在519nm处测定各个茜素红溶液的吸光度，线性拟合得到茜素红溶液吸光度-浓度的标准曲线，标准曲线如图2所示。

金橙ⅱ和茜素红的总降解率x按以下公式计算：x=1-a/b，公式中，a为混合染料中金橙ⅱ或茜素红的初始质量浓度；b为降解1h后混合染料中金橙ⅱ或茜素红的质量浓度。质量浓度测量方法如下：降解处理后，分别在金橙ⅱ的最大吸收波长(484nm)和茜素红的最大吸收波长(519nm)下测量其吸光度，然后根据金橙ⅱ和茜素红的标准曲线得到相应的浓度。

实施例2

各取5l浓度均为50mg/l的金橙ⅱ溶液和茜素红溶液混合均匀，调节ph为7.0，加入质量分数为30%的双氧水5ml；迅速通入空气，空气通气量为3l/min，并打开介质阻挡放电设备，通电后调节电压至3.6kv；在常温下开启泵循环，使混合溶液循环流动，介质阻挡放电产生的·oh，通过双氧水再次进行激发，产生更多的强氧化性的物质，对混合溶液进行降解，1h后取样用紫外可见分光光度计测得双氧水协同介质阻挡放电条件下金橙ⅱ和茜素红的降解率。

作为对比，测定没有双氧水参与下的染料降解率，具体步骤为：各取5l浓度均为50mg/l的金橙ⅱ溶液和茜素红溶液混合均匀，调节ph为中性，迅速通入空气并打开介质阻挡放电设备，通电后调节电压至3.6kv；在常温下开启泵循环，使混合溶液循环流动，介质阻挡放电产生的·oh，对混合溶液进行降解，1h后取样用紫外可见分光光度计测得单独采用介质阻挡放电条件下金橙ⅱ和茜素红的降解率。经实验结果表明，在双氧水协同介质阻挡放电条件下，金橙ⅱ的降解率达到了96.3%，茜素红的降解率达到了95.7%，而单独采用介质阻挡放电条件下金橙ⅱ的降解率为87.3%，茜素红的降解为85.4%。

实施例3

各取25l浓度均为50mg/l的金橙ⅱ溶液和茜素红溶液混合均匀，调节ph为4.0，加入质量分数为30%的双氧水10ml；迅速通入空气，空气通气量为6l/min，打开介质阻挡放电设备臭氧发生器，其中介质为一层质地致密绝缘、厚度为330μm的α-al2o3；通电后调节电压至3.6kv；在常温下开启泵循环，使混合溶液循环流动，介质阻挡放电产生的·oh，通过双氧水再次进行激发，产生更多的强氧化性的物质，对混合溶液进行降解，1h后取样用紫外可见分光光度计测得双氧水协同介质阻挡放电条件下金橙ⅱ和茜素红的降解率分别为94.1%和94.8%。

实施例4

各取15l浓度均为50mg/l的金橙ⅱ溶液和茜素红溶液混合均匀，调节ph为9.0，加入质量分数为30%的双氧水10ml；迅速通入空气，空气通气量为3l/min，打开介质阻挡放电设备，通电后调节电压至3.6kv；在常温下开启泵循环，使混合溶液循环流动，介质阻挡放电产生的·oh，通过双氧水再次进行激发，产生更多的强氧化性的物质，对混合溶液进行降解，1h后取样用紫外可见分光光度计测得双氧水协同介质阻挡放电条件下金橙ⅱ和茜素红的降解率分别为92.2%和93.0%。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。