杂多酸协同零价铁降解染料废水的应用研究.docxVIP

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杂多酸协同零价铁降解染料废水的应用研究

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摘要：新型零价材料海绵铁和杂多酸可实现对印染染料废水的协同降解。综述了海绵铁和杂多酸在印染废水处理领域的研究进展，介绍了两者的物化特性和作用机理。并结合近年的研究动态，分析了两者协同作用的机理、共存物质的影响、优化操作的研究，强调了开发新型、高效、可重复利用的协同材料是降解有机污染物的关键，旨在为海绵铁与杂多酸协同作用新材料的研发以及在印染废水处理领域中的应用提供参考。

关键词：染料工业废水、印染废水、杂多酸盐、海绵铁、协同作用

0引言

随着科学技术的飞速发展，人们加速对生活质量的追求，社会对纺织新品的需求越来越高，虽然印染厂在实际生产过程中带来了巨大的经济效应，但是所引发的环境问题愈演愈烈。近几年印染废水污染环境事件层出不绝，据不完全统计，我国每年的印染废水平均排放量为1.9×109t，约占每年纺织废水的80%。[1]此外，印染废水的成分并非单一，有多种成分混合而成，以其具有高COD、高色度、高PH、毒性、诱变、致癌性和生物抗性等特点，并含有大量难以生物降解的偶氮、蒽醌和杂多芳香族染料物质，成为比较难以处理的工业废水之一。这些高度着色的合成染料释放到生态系统中，会造成严重的污染、富营养化和水生生物的入侵，因为它们阻碍了光线的穿透，导致光合作用下降，同时印染废水也会随着气温变化、纤维种类、生产工艺等因素出现较大的成分改变。[2,3]超量印染废水未经处理流出对原有生态平衡带来巨大的威胁，更为甚者将加速环境失衡，倘若流入农田，会造成土壤盐碱化程度的进一步加深，对农作物增产增收带来巨大影响。[4]在Fenton反应及相关工艺中，最佳pH范围为3(2.8-3.0)左右。因此，溶液的pH值对电-Fenton（EF）工艺的效率有很大的影响。[5]pH均会降低工艺效率，因此，寻找一种对于印染废水优化处理的新型非均相处理材料迫在眉睫。

在我国染料废水的排放量已位于世界前列，然而，目前对于印染废水的回收率低达10%，远远不足印染规划行业的中水回用比例35%。[6]而国内外对于印染废水的处理采用物理处理、化学处理、生物处理方法，主要是通过聚集发色基团或破坏发色基团，达到脱色和降解有毒有害物质的作用。

针对印染废水处理难度越来越大，国内外主要采用物理方法和化学方法处理，然而印染废水处理工艺中必要的预处理和深度处理环节，对于后期处理回收污水有着重要的意义。本文着重综述了预处理阶段和处理工艺的必威体育精装版研究进展，为今后污水再生技术的改进和优化提供借鉴依据。

1海绵铁在印染废水中应用

1.1海绵铁及其物化特性

早在20世纪80年代，K.H就发现金属铁屑对多种氯代有机物具有降解作用，由此零价铁的还原特性被越来越多研究者所认识，并用于对水体的各类污染物的去除。零价铁也被称作单质铁，其化学性质稳定，有较强的还原性，可将不易还原的离子或者有机物通过较强的还原性还原。海绵铁是一种新型的零价水处理低成本金属材料，是由精矿粉和氧化铁磷经过研磨、磁选后经高温时烧结，然后冷却、冲洗、破碎，再重新磁选和筛选而得到的多孔状的颗粒物。海绵铁用于水处理领域，最早是出现在上世纪90年代的锅炉除氧，现阶段已成为多功能的水处理材料。[7-9]就成分（见表1）而论，海绵铁与传统水处理的铁屑滤料及其相似，起到了铁碳内电解的作用，其表面气泡多，形状疏松有着巨大的比表面积，比表面能高，电化学富集作用强，物理吸附效果好，絮凝沉淀效果也比较明显。

表1海绵铁成分

项目

全铁/%

金属铁/%

其他元素及杂质/%

密度/（g/cm3）

堆密度/（g/cm3）

粒径/mm

数值

94-95

89

5-6

2.3-2.7

1.70-1.88

0.5-10.0

1.2处理印染废水机理的探讨

海绵铁是混合物，其物相以Fe为主，同时存在Fe2O3、Fe3O4、Fe2CO3和Fe2C（其中Fe、C、O的含量分别为58.79%、21.85%、19.36%），[10]海绵铁中较高电位的Fe及内部低电位杂质（Cr、CaO、MgO等）组成的微电池。在电化学中所体现在还原反应中，下面是电化学过程中阴阳电极之间的化学反应过程：

阳极：Fe→Fe2++2eE0（Fe2+/Fe）=-0.44V

阴极：酸性介质：2H++2e→2[H]→H

2↑E0（H+/H2）=0.00V

O2+4H++4e→2H2OE0（O2/H2O）=1.22V

碱性介质：O2+4H2O+4e→4OH-E0（O2/OH-）=0.41V

当海绵铁加入染料废水中，体系会产生微电流，刺激海绵铁生成活性更高的[H]和Fe2+，[11]从而破坏水中有色物质的发色基团或者助色基团，如铁在水溶液中产生的Fe2+对偶氮染料有较强的还原作用