碱活化过一硫酸盐及其在处理染料废水中的应用分析-alkali activated monopersulfate and its application in the treatment of dye wastewater.docxVIP

摘要染料废水具有高色度、高pH、难降解、高浓度的特点，是处理难度日益增大的有机污染废水之一。基于活化过硫酸盐的高级氧化技术处理染料废水是国内外近年来的研究热点。过一硫酸盐（PMS）与过硫酸盐类似，但其因具有不对称的特殊结构而更易被活化，常用的活化方法是采用均相或多相Co/PMS体系催化PMS使其分解出活性物种，但Co易对环境造成二次污染。在土壤修复领域曾见碱活化过硫酸盐的技术，但使用碱活化PMS并应用于染料废水处理领域仍未见报道。基于此，本论文重点研究NaOH活化PMS的能力及其对染料废水的处理能力。主要研究内容如下：(1)采用NaOH活化PMS的方法降解染料亚甲基蓝（MB）。实验发现，该方法可实现MB的快速有效降解。在室温条件下，当溶液中NaOH和PMS的初始浓度分别为2.0mM和0.5mM时，反应40min后，10μMMB的降解率可达98%。同时还考察了体系中可能的共存无机阴离子（Cl-、CO32-、NO3-、HPO42-、SO42-）对于MB降解的影响。实验发现，共存离子的存在并未过多影响NaOH/PMS体系对于MB的降解效果，40min内MB的降解率均可达到90%左右。(2)对NaOH活化PMS降解MB的机理进行了探讨。分别利用甲醇、叔丁醇和对苯醌作为自由基捕获剂来对体系中的主要活性成分进行鉴定，结果表明，与已有的高级氧化技术不同，本体系中起氧化作用的活性成分并不是?OH和SO4?-，而是超氧自由基O2?-/HO2?。(3)分别利用NaOH/PMS体系、Fe2+/PMS体系和Fe2+/H2O2体系作为以O2?-、SO4?-和?OH为主要活性成分的代表体系，对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、甲基紫、金橙II、橙黄G、萘酚绿B、刚果红等八种染料分别进行降解，以考察比较三种活性自由基对不同性质和结构的染料的降解效果差异。实验发现，Fe2+/H2O2体系除了对于刚果红的脱色率较低，对于其他的七种染料均有较好的脱色效果，在5min内即可达到82%~100%的脱色率。Fe2+/PMS体系对于8种染料均有不同程度的脱色效果，脱色率达到66%~100%，但是由于降解过程中Fe2+向Fe3+的转化，使得降解效果普遍受到局限。NaOH/PMS体系对于亚甲基蓝和三苯甲烷类染料甲基紫的降解效果最好，在30min内脱色率分别可达到90%和100%，并可将其矿化。NaOH/PMS体系对于偶氮类染料中的甲基橙、金橙II和橙黄G也有不同程度的降解，脱色率为25%~60%，其中，金橙II和橙黄G还发生了矿化作用。关键词：NaOH；过一硫酸盐；染料；降解；自由基AbstractDyeswastewaterswhichcharacterizedbyhighcolority,highpHandhighconcentrationhavebeenreceivedmuchmoreattention.Itisonegroupoforganicwastewaterswhicharedifficulttotreat.Persulfateisanewoxidantthathasbeenusedforadvancedoxidationtechnologies(AOTs)inthedyewastewatertreatment.AOTsbasedonsulfateradicals(SO4?-)havethepotentialtotreatalltypesoforganicandinorganiccontaminantsandthusgaingreatdevelopment.Generally,SO4?-wasgeneratedthroughacombinationofoxidationagentpersulfate(S2O82-)orpermonosulfate(HSO5-),irradiation(ultraviolet,heat,microwave)andcatalysts(transitionmetalions).Baseisthecommonlyusedactivatorofpersulfateforthetreatmentofcontaminatedgroundwaterbyinsituchemicaloxidation(ISCO).Consideringthepersulfateandpermonosulfate(PMS)aresimilarinstructureofhavingO-Obond,weanticipatethatbaseisagoodcandidateforactivationofpermonosulfate.ThepresentworkfocusedontheabilityofbasetoenhancethedecompositionofPMSforde