一种Fe0/PDS体系处理染料废水的方法与流程

本发明属于生态环境保护领域，具体涉及一种染料废水处理方法。

背景技术：

我国作为染料生产大国，染料废水污染现状严峻。染料色度大、毒性高，成分复杂、可生化性差，水质水量变化大，处理难度大等特点，若未经处理达标直接排放，不仅会破坏水体的生态环境，而且会危害人体健康，限制工农业的发展。染料废水治理的突出问题主要在于废水脱色以及难降解有机污染物的去除。根据染料废水处理技术的原理，现有的染料废水处理方法大致分为物理法、化学法、生物法及一些组合工艺等。传统的高级氧化技术是以·oh为主要活性物质。近年来，过硫酸盐高级氧化技术成为研究热门。过硫酸盐高级氧化技术是以硫酸根自由基（so4^-·）为主要活性物质，so4^-·氧化还原电位为2.5-3.1v，远高于·oh的氧化还原电位电位（1.8-2.7v）。常温常压下的过硫酸盐相对稳定，so4^-·主要通过特定的活化方式使得过硫酸盐中的氧氧键（-o-o-）断裂生成的。

技术实现要素：

现有的活化方式均能有效活化过硫酸盐产生so4^-·降解有机污染物，然而在实际工程应用中受到诸多因素的限制。如热活化、光活化、微波活化需要额外的热能、光能等能量供应，反应条件苛刻，运行成本较高。过渡金属离子fe²⁺活化pds（过硫酸钾）的反应体系因为反应条件温和、能耗低、价格低廉等优点，成为了最常见的活化方式。然而fe²⁺活化pds的体系自身也存在一定的缺陷。fe²⁺作为金属离子，在活化过程中会溶于水体，造成二次污染。而且过硫酸盐与fe²⁺反应速度极快，瞬间产生的so4^-·数量较多，fe²⁺会与so4^-·反应，阻碍其与污染物的接触反应，不利于有机污染物的去除。为克服fe²⁺活化过程中存在的缺陷，本发明采用fe⁰作为fe²⁺的来源，从而间接实现对过硫酸盐的反应。无论好氧/厌氧条件下，都可以实现fe⁰向fe²⁺的转化。有利于提高对污染物的降解率。fe⁰活化体系不仅能提高对污染物的降解，而且fe⁰构建的非均相体系，不会造成大量的铁离子溶于水体造成二次污染；fe⁰可以进行过滤、回收再利用，可以降低废水处理的成本。fe⁰/pds体系处理染料废水方法具体包括以下步骤：

（1）取60mg罗丹明b试剂溶于烧杯，然后转移至500ml·反应，阻碍其与污染物的接触反应，不利于有机污染物的去除。为克服fe²⁺活化过程中存在的缺陷，本发明采用fe⁰作为fe²⁺的来源，从而间接实现对过硫酸盐的反应。无论好氧/厌氧条件下，都可以实现fe⁰向fe²⁺的转化。有利于提高对污染物的降解率。fe⁰活化体系不仅能提高对污染物的降解，而且fe⁰构建的非均相体系，不会造成大量的铁离子溶于水体造成二次污染；fe⁰可以进行过滤、回收再利用，可以降低废水处理的成本。fe⁰/pds体系处理染料废水方法具体包括以下步骤：

（1）取60mg罗丹明b试剂溶于烧杯，然后转移至500ml

（3）分别在0、5、10、30、45、60、90min取罗丹明b水样2ml，并加入1ml的甲醇淬灭水样中的活性自由基终止反应，避免自由基继续降解罗丹明b，影响水样结果的测定。经0.45μm的针孔滤膜过滤后测定浓度。利用分光光度计在最大吸收波长558nm处测定，确定水样的吸光度，利用标准曲线计算出对应的染料浓度。

附图说明

图1是不同体系去除罗丹明b的比较；

图2初始ph对罗丹明b降解率的影响；

图3fe⁰投加量对罗丹明b降解率的影响；

图4pds投加量对罗丹明b降解率的影响；

图5反应温度对罗丹明b降解率的影响；

图6fe⁰循环使用性对比。

具体实施方式

下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

实验条件：初始ph均为7，fe⁰投加量均为0.5g/l，pds投加量均为2g/l，反应温度为25℃。由图1可知，单独投加零价铁的时候，罗丹明b降解率只有6.9%，基本上没有去除，这说明零价铁对罗丹明b吸附效果较差，不能有效降解罗丹明b。

单独投加pds时，罗丹明b降解率为25.6%。pds自身具有一定的氧化能力，当pds溶于水溶液中，会发生水解反应生成过硫酸根（s2o8^2-），其氧化还原电位为2.01v，能有效氧化部分污染物，但是限于其氧化能力相对较弱。因此，反应体系内的罗丹明b降解率不高。

fe⁰/pds体系内的罗丹明b降解率为96.2%，与单独的fe⁰、单独的pds相比，分别上升了89.7%、71.0%。这是因为除了pds自身的氧化能力之外，还有氧化性强的活性物质生成。说明fe⁰能有效活化过硫酸盐产生so4^-·，从而氧化降解罗丹明b。

实施例二

实验条件：fe⁰投加量为0.5g/l，pds投加量为2g/l，反应温度为25℃，初始ph分别为3、7、9。

由图2可知，酸性、中性和碱性下fe⁰/pds体系对罗丹明b染料废水均有较高的降解率，但其降解速率略有不同。当反应30min后，酸性条件下的降解率达到45.4%，而中性条件下，去除率为40.5%；碱性条件下的降解率为38.4%。

实施例三

实验条件：pds投加量为2g/l，初始ph为7，反应温度为25℃，fe⁰投加量分别为0.25、0.5、1.0g/l。由图3可知，当fe⁰投加量从0.25g/l增大到0.5g/l时，罗丹明b降解率也随之从85.1%增大到96.6%，但是当fe⁰投加量再增大至1g/l时，去除率却没有出现大幅度升高。

实施例四

实验条件：初始ph为7，反应温度为25℃，fe⁰投加量为0.5g/l，pds投加量分别为1、2、3g/l。由图4可知，pds投加量对罗丹明b降解率有较大的影响。污染物降解率随pds投加量的增大先增大后减小。当投加量从1g/l增大到2g/l时，罗丹明b降解率从79.4%增大到96.6%；投加量进一步增大到3g/l时，降解率却出现一定程度的下降，降解率降至92.1%。

实施例五

实验条件：初始ph为7，fe⁰投加量为0.5g/l，pds投加量为2g/l。反应温度分别为25℃、40℃、60℃。由图5可知，随着反应温度的升高，罗丹明b降解率不断升高。当反应温度为60℃时，去除率达到99.9%。

实施例六

fe⁰重复使用性实验。每次反应4h后，先利用磁铁或者过滤的方式将fe⁰进行回收，再用蒸馏水反复冲洗，冲洗至水溶液呈现中性，最后干燥。干燥后的fe⁰继续用于实验，测定不同时间段的染料浓度。经过3-4次重复回收、实验，对比每次的染料降解率，从而判断fe⁰的重复使用性。由图6可以看出，随着fe⁰使用次数的不断增加，降解效率略有所降低。这主要是因为，fe⁰产生的fe²⁺与pds反应后，会转化为fe³⁺，fe³⁺氧化膜会附着在fe⁰固体表面，减少fe²⁺的生成量，间接使得so4^-·的生成数量减少。但是由图可知，去除率的下降幅度较低，最大的下降幅度为10.2%。综上所述，fe⁰活化过硫酸盐降解罗丹明b模拟染料废水的过程中，fe⁰的重复使用性比较好，能多次回收处理使用。