响应面法优化Fe0/H_(2)O_(2)体系降解染料废水的工艺条件及机理OA北大核心

染料废水具有色度大、成分复杂、生物毒性强和难降解的特点。Fe0/H_(2)O_(2)体系氧化能力强、反应快速高效、成本低廉,可有效去除染料废水中的难降解污染物。采用Fe0/H_(2)O_(2)工艺处理染料废水,利用响应面法优化工艺运行条件,通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)检测活性自由基,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析染料废水处理前后有机物成分的变化,考察染料废水中结晶紫、藏红T、TOC、COD和色度的去除率变化,探究染料废水的降解动力学和降解机理。结果表明:在初始pH为3、Fe0浓度为0.3 g/L、H_(2)O_(2)投加量为20 ml/L的条件下,利用响应面法预测结晶紫去除率为97.94%,与实测值仅相差0.36%(<2%);藏红T去除率为77.31%,与实测值仅相差1.3%(<2%)。由动力学分析可知:结晶紫、藏红T、COD和色度的降解过程符合BMG动力学模型,相关系数大于0.98,结晶紫的初始降解速率最快。由EPR分析可知:·OH为Fe0/H_(2)O_(2)降解染料废水的主要活性物种;通过FT-IR和UV-Vis检测分析可知:Fe0/H_(2)O_(2)工艺对结晶紫和藏红T的去除效果最好,染料分子被氧化成分子量小的中间体或小分子物质;由气相色谱-质谱(GC-MS)分析可知:结晶紫与藏红T分子结构被·OH破坏,随着反应的进行产生的中间产物逐渐被降解,最终分解为CO_(2)和H_(2)O。