印染廢污水的二氧化氯消毒處理

　　二氧化氯能有效地除去環境中的多種無機、有機、有毒物質，殺滅各種病菌、病毒，已廣泛地應用于中水處理、污水治理與飲用水消毒處理以及空氣凈化等環保領域，被譽為“環境凈化劑”。在環境嚴重污染、生態日益惡化的今天，ClO2對于治理環境、改善生態、保持國民經濟的持續發展、不斷提高人民健康狀況都將起到越來越重要作用。

　　二氧化氯 催化氧化 消毒劑

　　一、二氧化氯的性質

　　二氧化氯為黃綠色氣體，在水中的溶解度為2.9克/升，在水中能被光分解，與氨不起反應。二氧化氯對人體有刺激，當大氣中二氧化氯含量為14mg/L時，就可使人覺察;45mg/L時，明顯地刺激呼吸道。另外，當二氧化氯在空氣中的體積濃度超過10%時會有爆炸性，但在水溶液中則無危險性，因此在使用二氧化氯時要非常小心。二氧化氯的揮發性較大，稍一曝氣即從溶液中逸出;溫度升高、曝光或與有機質相接觸，也會發生爆炸。因此，在實際應用中，二氧化氯須避光保存，一般情況下，得現場制備、現場使用。

　　二、實驗部分

　　(一)實驗藥品

　　亞氯酸鈉、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鉀(AR);氫氧化鈉與濃鹽酸(AR);粒狀活性炭(北京光華活性炭廠)，γ-Al2O3(AR)。

　　本實驗采用配制的染料模擬廢水，活性艷藍(模擬廢水Ⅰ)，其CODCr為598 mg/L;陽離子艷紅X-5GN(模擬廢水Ⅱ)，其CODCr為645 mg/L;分散蘭2BLN(模擬廢水Ⅲ)，其CODCr為682 mg/L。

　　(二)實驗步驟

　　(1) 二氧化氯化學氧化實驗：不加催化劑，直接用二氧化氯氧化處理染料模擬廢水，重點考察反應時間、溶液的pH及氧化劑用量對氧化處理效果的影響。

　　(2)催化劑的篩選實驗：將自制的九種催化劑與二氧化氯組成催化氧化體系，對染料模擬廢水進行催化氧化處理實驗，篩選最佳的催化劑。

　　(3) 催化氧化實驗：重點考察催化劑投加劑量、氧化劑投加量、溶液的pH、反應時間對模擬廢水的催化氧化處理，確定最佳工藝條件。

　　三、結果與討論

　　(一)二氧化氯化學氧化實驗結果與討論

　　取三種模擬廢水，投加不同劑量的二氧化氯溶液，調節反應的pH，在室溫下振蕩反應一段時間，測定反應后溶液的CODCr值，計算CODCr去除率。確定了最佳的工業條件為：二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反應時間60 min、反應的pH為3~5。在此工藝條件下重復實驗5次，結果見表1。

　　從表1數據說明，二氧化氯氧化模擬染料廢水處理效果穩定，但CODCr去除率較低，且對三種不同的染料廢水沒有明顯差異。

　　(二)催化氧化實驗的實驗結果與討論

　　1.催化劑優選實驗

　　分別取模擬廢水Ⅰ和Ⅱ各100 mL，投加二氧化氯溶液2 mL(1.0%的水溶液)和自制催化劑(浸漬染料廢水)4.0 g，調節水樣的pH=3~5，室溫下振蕩反應60 min。測定反應后的CODCr值，計算CODCr去除率。

　　加入催化劑對模擬廢水進行催化氧化的效果良好，CODCr去除率明顯升高，除1#Mn/AC和7#AC外，對模擬廢水Ⅰ和模擬廢水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上，特別是2#(Ni/AC)催化劑對兩種模擬廢水的CODCr去除率率最好，分別達83.6%和88.5%。因此，確定2#(Ni/AC)催化劑為最佳催化劑。

　　2.催化劑最佳投加量分析

　　分別投加不同量的2#(Ni/AC)催化劑，結果得知催化劑投加在0.03~0.06 g/mL時，效果最好。本文選擇0.04 g/mL作為最佳投加量。

　　3.反應pH對處理效果的影響

　　分別取三種模擬廢水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑，投加2 mL二氧化氯溶液，調節水樣的pH后，常溫下振蕩反應60 min，測定反應后模擬廢水的CODCr值，計算相應的去除率。

　　4.氧化劑用量對處理效果的影響

　　分別取三種模擬廢水100 mL，加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑，調節模擬水樣的pH=4左右，投加不同量的氧化劑，常溫下振蕩反應60 min。

　　在氧化劑二氧化氯用量小于20 mg(100 mL模擬廢水)時，三種模擬廢水的CODCr去除率隨氧化劑用量增加而快速上升;大于20 mg后，CODCr的去除率變化不大。由此確定氧化劑的最佳投加量為20 mg(100 mL模擬廢水)。

　　四、結論

　　(1)ClO2催化氧化對三種模擬廢水均有較強的CODCr去除能力，在氧化劑投加量相同條件下，對比化學氧化，CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%，催化氧化效果明顯。

　　(2)通過對自制催化劑的優選實驗，確定了ClO2催化氧化法處理模擬廢水最佳催化劑為2# Ni/AC，在此催化劑作用下，ClO2對三種染料模擬廢水均有較好的氧化效果，CODCr平均去除率為88.6%。

　　(3)通過催化氧化實驗確定了ClO2催化氧化處理三種染料模擬廢水的最佳工藝條件為：氧化劑用量為0.2 mg/mL，pH=3～7，催化劑4.0 g，反應時間45 min。催化劑可以重復使用5～6次以上。

　　【參考文獻】

　　[1]何強，龍騰銳. 印染廢水治理技術評價. 給水排水，1995 (5).

　　[2]游賢德. 過氧化氫法生產二氧化氯. 黎明化工， 1997 (4).

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