臭氧催化劑投加量處理印染廢水的影響
為了提高臭氧催化氧化技術(shù)在印染廢水深度處理中的去除效率，提高催化劑的使用壽命，本研究利用混合法自制非均相催化劑，并考察了其在深度降解印染廢水中橙黃 G 的應(yīng)用．對廢水初始 pH、催化劑的投加量和臭氧投放速率 3 個過程參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化．研究結(jié)果表明，臭氧催化氧化降解橙黃 G 廢水的更佳工藝參數(shù)是廢水初始 pH 6～7、反應(yīng)時(shí)間 60 min，催化劑的投加量為 300 g/L、臭氧投放速率為 1.60 mg/(L·min)．利用該工藝參數(shù)對某印染廠二沉池出水進(jìn)行深度處理，60 min 后出水 COD 為 58.7 mg/L，COD 去除率為 67.4%，出水 COD 已經(jīng)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—2002)的一級 B 標(biāo)準(zhǔn)．臭氧催化氧化降解橙黃 G 的過程符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型，反應(yīng)速率常數(shù)隨廢水 pH、臭氧投放速率及催化劑投加量的變化規(guī)律與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合．
取 500 mL 質(zhì)量濃度為 250 mg/L 的橙黃 G 模擬廢水，臭氧的投放速率為 1.60 mg/(L·min)，廢水的初始 pH 為 6.5，實(shí)驗(yàn)室自制催化劑的一次投加量分別為 50、100、200、300、400 g/L，探究實(shí)驗(yàn)室自制催化劑的投加量對臭氧催化氧化橙黃 G 的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1、圖 2 所示．
圖 1 催化劑投加量對 COD去除率的影響
圖2 催化劑投加量對橙黃 G去除率影響
由圖 1、圖 2 可知：當(dāng)實(shí)驗(yàn)室自制催化劑的投加量不斷增加時(shí)，廢水中 COD 及橙黃 G 的去除率逐漸升高．在 25 min 時(shí)，未投加自制催化劑情況下，廢水中 COD 的去除率為 29.3% ，自制催化劑投加量分別為 50、100、200、300、400 g/L 時(shí)，廢水中 COD 的去除率分別為 51.9%、67.3%、72.4%、83.2%、84.0%．分析其原因，這主要是由于隨著實(shí)驗(yàn)室自制催化劑投加量的增加，可利用的活性位點(diǎn)也隨著增多，臭氧分子、橙黃 G 和實(shí)驗(yàn)室自制催化劑碰撞機(jī)會和接觸面積顯著增大，臭氧得到更加充分的利用[17]．但當(dāng)實(shí)驗(yàn)室自制催化劑投加量從 300 g/L 提高至 400 g/L 時(shí)，COD 的去除率并沒有顯著的變化，這可能的原因是，當(dāng)臭氧濃度一定時(shí)，過多的實(shí)驗(yàn)室自制催化劑中活性位點(diǎn)無法被完全占據(jù)，造成了實(shí)驗(yàn)室自制催化劑的浪費(fèi)；也有可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室自制催化劑投加量過高，產(chǎn)生的過多的羥基自由基又可以相互作用形成過氧化氫[18]．實(shí)驗(yàn)室自制催化劑的一次性臭氧投加量選取 300 g/L。
臭氧催化氧化降解橙黃 G 廢水的更佳工藝參數(shù)：廢 水初始 pH 為 6～7、催 化 劑 的投加量為300 g/L、臭氧投放速率為 1.60 mg/(L·min)．動力學(xué)分析表明，臭氧催化氧化降解橙黃 G 過程符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型．對某印染廠廢水二沉池出水的處理結(jié)果表明：臭氧催化氧化真實(shí)印染廢水處理效果顯著，處理 5 min 后，色度便降為 0；處理 60 min 后出水COD 為 58.7 mg/L，出水 BOD5為 19.1 mg/L，已經(jīng)達(dá)到國家一級 B 的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—2002)．催化劑的加入使得在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，COD 的去除率提高了 20% ～25% ．