印染废水处理中臭氧催化剂投加量的影响

为了提高臭氧催化氧化技术在印染废水深度处理中的去除效率，提高催化剂的使用寿命，本研究利用混合法自制非均相催化剂，并考察了其在深度降解印染废水中橙黄 G 的应用．对废水初始 pH、催化剂的投加量和臭氧投放速率 3 个过程参数进行了优化．研究结果表明，臭氧催化氧化降解橙黄 G 废水的最佳工艺参数是废水初始 pH 6～7、反应时间 60 min，催化剂的投加量为 300 g/L、臭氧投放速率为 1.60 mg/(L·min)．利用该工艺参数对某印染厂二沉池出水进行深度处理，60 min 后出水 COD 为 58.7 mg/L，COD 去除率为 67.4%，出水 COD 已经达到国家排放标准(GB 18918—2002)的一级 B 标准．臭氧催化氧化降解橙黄 G 的过程符合一级反应动力学模型，反应速率常数随废水 pH、臭氧投放速率及催化剂投加量的变化规律与单因素实验结果相吻合．

取 500 mL 质量浓度为 250 mg/L 的橙黄 G 模拟废水，臭氧的投放速率为 1.60 mg/(L·min)，废水的初始 pH 为 6.5，实验室自制催化剂的一次投加量分别为 50、100、200、300、400 g/L，探究实验室自制催化剂的投加量对臭氧催化氧化橙黄 G 的影响，其实验结果如图 1、图 2 所示．

图 1 催化剂投加量对 COD去除率的影响

图2 催化剂投加量对橙黄 G去除率影响

由图 1、图 2 可知：当实验室自制催化剂的投加量不断增加时，废水中 COD 及橙黄 G 的去除率逐渐升高．在 25 min 时，未投加自制催化剂情况下，废水中 COD 的去除率为 29.3% ，自制催化剂投加量分别为 50、100、200、300、400 g/L 时，废水中 COD 的去除率分别为 51.9%、67.3%、72.4%、83.2%、84.0%．分析其原因，这主要是由于随着实验室自制催化剂投加量的增加，可利用的活性位点也随着增多，臭氧分子、橙黄 G 和实验室自制催化剂碰撞机会和接触面积显著增大，臭氧得到更加充分的利用[17]．但当实验室自制催化剂投加量从 300 g/L 提高至 400 g/L 时，COD 的去除率并没有显著的变化，这可能的原因是，当臭氧浓度一定时，过多的实验室自制催化剂中活性位点无法被完全占据，造成了实验室自制催化剂的浪费；也有可能是因为实验室自制催化剂投加量过高，产生的过多的羟基自由基又可以相互作用形成过氧化氢[18]．实验室自制催化剂的一次性臭氧投加量选取 300 g/L。

臭氧催化氧化降解橙黄 G 废水的最佳工艺参数：废 水初始 pH 为 6～7、催 化 剂 的投加量为300 g/L、臭氧投放速率为 1.60 mg/(L·min)．动力学分析表明，臭氧催化氧化降解橙黄 G 过程符合一级反应动力学模型．对某印染厂废水二沉池出水的处理结果表明：臭氧催化氧化真实印染废水处理效果显著，处理 5 min 后，色度便降为 0；处理 60 min 后出水COD 为 58.7 mg/L，出水 BOD5为 19.1 mg/L，已经达到国家一级 B 的排放标准(GB 18918—2002)．催化剂的加入使得在相同的反应时间内，COD 的去除率提高了 20% ～25% ．