直接耐曬黑G染料廢水處理工藝

　　直接耐曬黑G是主要的黑色染料品種之一。主要用于棉、黏膠纖維以及棉、黏膠纖維與蠶絲、羊毛交織混紡織物的染色和直接印花。對硝基苯胺重氮化后與H酸進行偶合，偶合物用硫化堿還原得到黑色基，黑色基酸析、反重氮化后與間苯二胺偶合，然后經(jīng)噴塔噴干而成。其具體合成工藝如圖1所示。整個工藝過程產(chǎn)生兩路廢水，即圖1中的廢水A和廢水B。廢水B可以直接進生化系統(tǒng)進行降解，而廢水A由于含有10%左右的氯化鈉不能進入生化系統(tǒng)，因此需要單獨處理。

　　直接耐曬黑G染料廢水顏色深，污染物成分復(fù)雜，含有10%氯化鈉和3%硫代硫酸鈉，屬極難處理廢水之一。黃健盛采用天然沸石研究了其對直接耐曬黑G染料廢水的處理效果，研究表明投加一定量的天然沸石可使廢水色度去除率達到93%，但化學(xué)需氧量(COD)去除率不高。張彥平研究了高鐵酸鹽溶液氧化處理直接耐曬黑G廢水，其最佳工藝條件下色度和COD的去除率分別為95%和60%。趙玉華采用電解法研究了此類廢水的處理方法，結(jié)果顯示，采用電解法對COD有較高的去除率，達到83%，但對色度去除不明顯。文章中，根據(jù)廢水特性和文獻報道，我們擬采用酸化+鐵碳微電解+芬頓氧化的工藝路線來處理直接耐曬黑G染料廢水。

　　1、實驗部分

　　1.1 試劑

　　直接耐曬黑G廢水，浙江閏土染料有限公司，其廢水水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1。濃硫酸：98%，鐵碳球：工業(yè)品，雙氧水：28%～30%，液堿，30%，硫酸亞鐵：工業(yè)品。

　　1.2 實驗思路

　　由于廢水中含有硫代硫酸鈉會導(dǎo)致后面芬頓氧化雙氧水的用量增加，因此首先加酸使之分解成硫化氫或者二氧化硫從廢水中排出，尾氣用液堿吸收。然后，用鐵碳微電解法來破壞有機物中的偶氮鍵或者其他難氧化的化合鍵，對廢水進行初步脫色和降低COD。最后，采用芬頓氧化進一步脫色和降低COD，使之達到排放標準。

　　1.3 實驗步驟

　　(1)酸化：往500mL燒杯中加入300mL廢水和一定量的硫酸(圖2)，打開攪拌，此時有嗆鼻氣味，這是因為硫代硫酸鈉遇酸分解成硫和二氧化硫。曝氣，趕走水中溶解的二氧化硫。攪拌和曝氣過程中，會伴隨著少量棕紅色不溶有機物析出，結(jié)束酸化后，加入0.1%活性炭進行吸附和助濾。

　　(2)鐵碳微電解：取酸化廢水500mL，用硫酸調(diào)pH3～3.5之間，倒入預(yù)先裝有鐵碳球的1000mL燒杯中，進行微曝氣1h后，出水。

　　(3)芬頓氧化：取鐵碳出水300mL倒入500mL燒杯中，pH在5～6之間，用硫酸調(diào)pH在3.5～4之間，加入0.3%硫酸亞鐵，水浴加熱到50℃，滴加一定量的雙氧水，期間用液堿維持pH在3.5～4之間波動。滴加完后，保溫2h。用液堿調(diào)pH到8～9，過濾，測濾液COD。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 硫酸的用量

　　廢水中含有約2.8%硫代硫酸鈉理論上需要約1.8%硫酸才能使之完全分解。表2考察了不同硫酸用量對最終出水的影響。從表2可知，酸的用量3%最佳。

　　2.2 雙氧水的用量

　　在小試過程中，芬頓反應(yīng)2%雙氧水用量出水顏色仍然較深，說明2%雙氧水用量不夠，繼續(xù)提高雙氧水的用量至4%，出水顏色和COD分別見表3和圖3。實驗數(shù)據(jù)說明，雙氧水的用量為4%。

　　2.3 鐵碳微電解

　　當鐵和碳共同存在于溶液中時，由于兩者之間存在1.2V的電極電位差，因而會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，在其作用空間構(gòu)成一個電場，陽極反應(yīng)生成大量的亞鐵離子進入溶液，進而氧化成三價鐵離子。陰極反應(yīng)生成大量新生態(tài)的氫離子，在偏酸性的條件下，能與廢水中的硝基發(fā)生還原反應(yīng)生成氨基，提升其氧化性能。實驗中，考察了不同曝氣時間對鐵碳出水的影響，結(jié)果如表4所示。從表4中可知，曝氣時間1h為最佳。

　　2.4 硫酸亞鐵對出水的影響

　　由于鐵碳處理后，水中會殘留少量的鐵離子和亞鐵離子，為了驗證芬頓過程中是否需要加硫酸亞鐵，做了不加硫酸亞鐵對照試驗，結(jié)果如表5。實驗結(jié)果表明，當不補加硫酸亞鐵催化劑，芬頓效果變差，即使雙氧水的量提升到5%，出水依然在1000mg/L左右。而添加0.3%硫酸亞鐵，4%的雙氧水用量出水COD小于500mg/L。實驗表明，需要補加硫酸亞鐵催化劑。

　　2.5 平行實驗數(shù)據(jù)結(jié)果

　　平行實驗條件：

　　酸化：3%硫酸，鐵碳：停留時間1h，芬頓氧化：0.3%硫酸亞鐵，4%雙氧水。

　　數(shù)據(jù)見表6。

　　2.6 處理成本

　　根據(jù)上述工藝，其每噸廢水處理成本參見表7。其每噸廢水處理成本約115元，具有非?？捎^的經(jīng)濟效益。

　　3、結(jié)語

　　采用酸化+鐵碳微電解+芬頓氧化的工藝處理了直接耐曬黑G染料廢水，其中，硫酸用量為3%，鐵碳微電解進水pH為3，曝氣時間為1h，芬頓氧化雙氧水用量為4%，在此工藝下，其出水基本無色澄清，COD去除率達到95%以上，出水COD低于500mg/L，可直接排放至化工園區(qū)污水站管網(wǎng)。其每噸廢水處理成本約115元。(來源：浙江閏土股份有限公司)