一种流动化学法催化染料废水脱色的方法 - 上海六鉴投资顾问有限公司

本发明涉及一种流动化学法催化染料废水脱色的方法，包括：用恒流泵将催化剂加入到有色废水管道中，在混合流动过程中催化剂催化活性有色染料进行脱色，通过紫外‑可见分光光度计检测脱色情况。另外，不需仪器也可直接观察废水颜色变化情况，随着废水流动，颜色逐渐变浅，待溶液完全脱色后，可直接排放。使用本发明的技术方案，处理有色染液废水操作简单，成本低廉，不需要特殊仪器，在废水排放过程中加入催化剂直接进行脱色，同时色度去除率高，适用范围广。

一种流动化学法催化染料废水脱色的方法

技术领域

本发明属于染料废水处理领域，特别涉及一种流动化学法催化染料废水脱色的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，纺织印染行业的排水量也在逐年大幅度增长。据有关报道不完全统计，目前我国印染废水的年排放量约为20亿吨，居于全球工业废水排放量的第5位。由废水排放而造成的环境污染及经济损失巨大。工业废弃物的增多影响着人们赖以生存的生态环境，人们对环境污染的控制与治理成为亟需解决的重大问题。针对此类有机污染物治理的研究已经引起国内外的广泛关注。将金属配合物作为催化剂用于氧化降解有色染液废水也成为近年来国内外学者研究的热点。

有文献报导用金属配合物催化降解甲基橙，在优化条件下脱色率可达90％以上(汪.王红军,张文博,方旭旭,PbSnO_3_膨润土复合光催化剂对甲基橙溶液的脱色性能,化工新型材料44(2016)166-168.杨.张.蒋.韩.金.赵玉鑫,TiO_2与Cu_2O复合催化剂的制备及对甲基橙的脱色效能,吉林农业大学学报38(2016)320-324.)。在相关综述中(黄.罗.谢.王.刘.刘.孙.张.皇甫超泽过渡金属氧化物催化降解染料废水性能研究,广东化工45(2018)11-12.)通过合成一系列过渡金属氧化物，以催化过氧化氢氧化甲基蓝染料废水，考察了过渡金属氧化物种类对亚甲基蓝的催化氧化性能。在文献(马.李善评,苏保龄,姜艳艳,许洁,郭亮,制备钙钛矿催化剂LaNiO_3用于染料废水的降解脱色,环境化工31(2012)1611-1618.)中通过用于电化学降解活性艳红X-3B，以脱色率来考核催化剂的氧还原活性。在文献(张从聪，张琳萍,吡啶类氮氧化物配合物的合成及其催化染料脱色性能研究,东华大学(2017).)中用CoCl2作为金属盐，合成吡啶金属配合物去降解活性蓝19，最终在室温下进行反应，催化剂在15min脱色率可达到95％以上，取得了很好的降解效果。

为了探究合成的吡啶氮氧化物在环境和工业领域催化性质的应用，最终选取了活性蓝19(KN-R)作为模拟污染物。活性蓝19(KN-R)属于蒽醌类染料，被广泛地应用在纺织印染中。活性蓝19(KN-R)在水中的溶解度高，色度高，需要在印染后的废水对其进行处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流动化学法催化染料废水脱色的方法，克服现有技术无法对复杂染液废水成分有效处理的缺陷，本发明中采用恒流泵将催化剂加入到有色废水管道中，在混合流动过程中催化剂催化活性有色染料进行脱色，通过紫外-可见分光光度计检测脱色情况。

本发明的一种流动化学法催化染料废水脱色的方法，包括：

二管归一流动脱色法：将染液和过氧化氢溶液混合，得到溶液A，用紫外测量染液的吸光度A0；配置催化剂溶液B；采用两个恒流泵分别将溶液A和溶液B导入透明管中，并且两种溶液在透明管中流动，催化剂溶液催化过氧化氢降解染液脱色，(在长管另一端用小烧杯承接20mL脱色后液体，用紫外-可见分光光度计测透过率吸光度At)，最后排放；

或者

三管归一流动脱色法：分别将染液、过氧化氢溶液、催化剂溶液，反应开始前，用紫外测染液吸光度A0，采用三个恒流泵将三种液体混合导入透明管中，溶液在长管流动过程中催化剂溶液催化过氧化氢溶液降解染料溶液脱色，(在长管另一头，用烧杯承接20mL反应后溶液，紫外-可见分光光度计测量反应后溶液的透过率吸光度At，观察最终染液的脱色效果)最后排放。

上述制备方法的优选方式如下：

所述溶液A为采用碳酸氢钠/碳酸钠调节pH值为7-10。

所述染液浓度范围为0.01-10g/L；过氧化氢浓度范围为0.8-4.0mol/L；催化剂溶液的浓度为0.8-4.0mol/L。

所述染液：过氧化氢溶液：催化剂溶液的体积比为是1～8：1～3：1。

所述催化剂为以吡啶类配体，和铁盐合成吡啶金属配合物。

所述透明管出口用容器承接脱色后液体，并进行紫外-可见分光光度计检测透过率吸光度，紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率，进行实时监测。

所述透明管为PVC透明管，透明软管定长为5米，管内径d＝5mm，工业生产中可将催化剂和过氧化氢加入废水排水管道。

所述的恒流泵将不同烧杯中的液体转移入一条长管内，且要保证管内压强不能过大，恒流泵不能提供足够的动力使管内液体无法流动。所以要注意在管与管接口处大小要适宜，不能有缝隙使得管内压强差而导致液体无法流动。

采用容器内搅拌脱色法的具体步骤为：将染液配制于一个100mL烧杯中，加入碳酸氢钠/碳酸钠调节pH值，加入过氧化氢，在一定温度下进行磁力搅拌，搅拌均匀后，通过紫外测量染液吸光度A0，然后直接加入一定量催化剂粉末，启动反应，每隔5分钟取样测量紫外透过率吸光度At，分别对各个因素进行变量研究，变量因素包括：pH，温度，过氧化氢用量，催化剂浓度，染液浓度，观察各个因素对催化双氧水降解染液脱色的作用效果。染液浓度的范围为0.01-10g/L，pH值的范围为7-10，温度的范围为20℃-50℃，催化剂浓度的范围为0.05-250mg/L，过氧化氢浓度范围为0.8-4.0mol/L。

有益效果

(1)本发明中不需仪器也可直接观察废水颜色变化情况，随着废水流动，颜色逐渐变浅，待溶液完全脱色后，可直接排放；

(2)使用本发明的技术方案，处理有色染液废水操作简单，成本低廉，不需要特殊仪器，在废水排放过程中加入催化剂直接进行脱色，同时色度去除率高，适用范围广，有利于对不同情况下的废水进行脱色降解。

附图说明

图1为管道流动结构废水脱色装置图；

图2在容器内搅拌脱色法中，不同催化剂浓度对染液脱色效果的影响；

图3在二管归一流动脱色法中，不同染液浓度对脱色效果的影响；

图4在三管归一流动脱色法中，不同双氧水浓度对脱色效果的影响；

图5在三管归一流动脱色法中，不同催化剂浓度对染液脱色效果的影响；

图6为二管归一管道流动结构废水脱色装置图；

图7为三管归一管道流动结构废水脱色装置图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例中的催化剂为4，4`-二甲基-2，2`-联吡啶为配体，和铁盐按照1：5的摩尔比，在75℃下合成吡啶金属催化剂。

紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产。

实施例1

容器内搅拌脱色法催化双氧水降解活性染料确定最佳脱色工艺参数：将浓度为500mg/L的活性蓝19染液配制于一个100mL烧杯中，加入碳酸氢钠/碳酸钠调节pH值为10，加入10mL浓度为3.2mol/L的过氧化氢，在30℃下进行磁力搅拌，搅拌均匀后，通过紫外测量染液吸光度A0，然后加入以4，4`-二甲基-2，2`-联吡啶为配体，和铁盐按照1：5的摩尔比，在75℃下合成吡啶金属催化剂。所述催化剂为吡啶金属类催化剂。使溶液中催化剂浓度为0.15g/L。启动反应，反应30分钟后取样测量紫外透过率吸光度A1。紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率。将染液的脱色率暂且标记为1#脱色率。

实施例2

二管归一流体脱色法催化双氧水降解活性染料：将浓度为200mg/L染液与浓度为3.2mol/L过氧化氢取10mL混合于一个100mL小烧杯中，加碳酸氢钠/碳酸钠调节pH值为9.5，用紫外测量染液的吸光度A0，；将浓度为0.15g/L的吡啶金属催化剂配制于另一烧杯中，搅拌均匀，用两个恒流泵将两个烧杯中混合入一条透明软管中，透明软管定长为5米，管内径d＝5mm。让两个溶液在软管中流动混合，催化剂溶液催化过氧化氢降解染液，在长管另一端用小烧杯承接20mL脱色后液体，用紫外测透过率吸光度A2，紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率将染液的脱色率，暂且标记为2#脱色率。

实施例3

二管归一流体脱色法催化双氧水降解活性染料：将浓度为500mg/L的染液与浓度为3.2mol/L的过氧化氢取10mL混合于一个100mL小烧杯中，加碳酸氢钠/碳酸钠调节pH值9.5，用紫外测量染液的吸光度A0,；将浓度为0.2g/L的吡啶金属催化剂配制于另一烧杯中，搅拌均匀，用两个恒流泵将两个烧杯中的液体混合入一条透明软管中，透明软管定长为5米，管内径d＝5mm。让两个溶液在软管中流动混合，催化剂溶液催化过氧化氢降解染液，在长管另一端用小烧杯承接20mL脱色后液体，用紫外测透过率吸光度A3，紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率，将染液的脱色率暂且标记为3#脱色率。

实施例4

三管归一流体脱色法催化双氧水降解活性染料：将浓度为500mg/L的染液，浓度为0.2g/L的吡啶金属催化剂溶液,浓度为4.08mol/L的过氧化氢溶液分别制备于三个烧杯中，反应开始前，用紫外测染液吸光度A0，然后用三个恒流泵将三种溶液混合入一条透明软管中，透明软管定长为5米，管内径d＝5mm。在长管中流动过程中，催化剂溶液催化过氧化氢溶液降解染料溶液，在长管另一头，用烧杯承接20mL反应后溶液，测量反应后溶液的透过率吸光度A4。紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率，将染液的脱色率暂且标记为4#脱色率。

实施例5

三管归一流体脱色法催化双氧水降解活性染料：将浓度为0.2g/L的吡啶金属催化剂溶液,3.2mol/L的过氧化氢溶液，浓度为0.3g/L的染液分别制备于三个烧杯中，反应开始前，用紫外测染液吸光度A0，然后用三个恒流泵将三种溶液混合入一条透明软管中，透明软管定长为5米，管内径d＝5mm。在长管中流动过程中，催化剂溶液催化过氧化氢溶液降解染料溶液，在长管另一头，用烧杯承接20mL反应后溶液，测量反应后溶液的透过率吸光度A5。观察最终染液的脱色效果。紫外可见分光光度计型号为UV-1800,岛津仪器(苏州)有限公司生产，由

计算脱色率，暂将染液的脱色率暂且标记为5#脱色率。考察结果如表1所示。

表1为流动化学催化染料活性考察结果

活性蓝染液	1#脱色率	2#脱色率	3#脱色率	4#脱色率	5#脱色率
脱色率(％)	88.8	87.12	87.9	94.22	87.74

如表1中结果所示，在容器内搅拌，二管归一流动，三管归一流动脱色法中，脱色率均在85％以上，说明本发明中的方法能够很好的促进染液脱色，可用于工业废水的催化氧化脱色处理。

根据论文张从聪，张琳萍,吡啶类氮氧化物配合物的合成及其催化染料脱色性能研究,东华大学(2017)，与本发明专利方法中的容器内搅拌法脱色处理最为接近，催化剂CoL3使用量为10mg(0.0216mmol)，实验温度为25℃，过氧化氢浓度为0.9mol/L时，实验脱色效果最佳，15分钟脱色率可达97.64％。与本发明三管归一流动脱色法的脱色率最为接近，均在90％以上，但论文中脱色方法较为单一，只适用于容器内搅拌法，相比而言，本发明脱色方法多样，可应用不同情况下染液废水的处理。

本发明也可将最佳工艺条件确定后，直接在工业染色废水排放过程中直接用于染料废水脱色，在流动排放过程中逐渐褪色，达到脱色排放标准后可直接放。