低频超声内电解联用：偶氮染料酸性红B降解的创新探索.docxVIP

低频超声内电解联用：偶氮染料酸性红B降解的创新探索

一、引言

1.1研究背景与意义

随着工业的快速发展，印染行业作为用水大户，其排放的废水对环境造成了严重的污染。偶氮染料是印染行业中应用最为广泛的一类合成染料，其分子结构中含有偶氮键（-N=N-），具有颜色鲜艳、色谱齐全、染色性能好等优点，被广泛应用于纺织、皮革、造纸、食品等工业领域。酸性红B（AcidRedB，ARB）作为一种典型的偶氮染料，常用于丝绸、棉、毛、化纤等纤维的染色。

然而，偶氮染料在生产和使用过程中会产生大量的废水，这些废水具有色度高、有机物含量高、成分复杂、可生化性差等特点，难以采用传统的废水处理方法进行有效处理。如果未经处理直接排放，偶氮染料会在环境中积累，对水体、土壤和大气造成严重的污染，危害生态环境和人类健康。

偶氮染料对环境和健康的危害主要体现在以下几个方面：其一，偶氮染料具有较高的色度，会使水体颜色加深，影响水体的透明度和美观度，降低水体的自净能力，同时也会影响水生生物的生长和繁殖。其二，偶氮染料大多属于难生物降解有机物，在自然环境中难以被微生物分解，会长期存在于环境中，对生态系统造成潜在威胁。其三，部分偶氮染料在一定条件下会发生还原反应，分解产生致癌芳香胺，这些致癌芳香胺具有很强的毒性，可通过皮肤接触、呼吸道吸入和食物链传递等途径进入人体，对人体的泌尿系统、消化系统、神经系统等造成损害，引发癌症、过敏、中毒等疾病。

因此，开发高效、环保的偶氮染料废水处理技术具有重要的现实意义。目前，针对偶氮染料废水的处理方法主要包括物理法、化学法和生物法等。物理法如吸附、混凝沉淀等，虽然能有效去除废水中的色度和部分有机物，但存在处理不彻底、易产生二次污染等问题；化学法如氧化法、还原法等，能在一定程度上降解偶氮染料，但需要使用大量的化学药剂，成本较高，且容易造成二次污染；生物法如活性污泥法、生物膜法等，虽然具有成本低、无二次污染等优点，但由于偶氮染料的难生物降解性，处理效果往往不理想。

低频超声内电解联用技术作为一种新型的废水处理技术，结合了低频超声和内电解的优点，具有反应条件温和、降解速度快、处理效率高、无二次污染等特点，为偶氮染料废水的处理提供了新的思路和方法。通过研究低频超声内电解联用技术对酸性红B的降解效果，可以深入了解该技术的作用机理和影响因素，为其在实际工程中的应用提供理论依据和技术支持，对于解决印染行业废水污染问题、保护环境和人类健康具有重要的意义。

1.2国内外研究现状

在国外，自20世纪90年代初，超声波就作为一种处理手段，被用于多种水中有机污染物的超声空化降解研究。如一些学者利用超声降解水中的多氯联苯、农药等毒性有机物，均获得较好的处理效果。对于内电解技术处理染料废水，国外也进行了大量研究，发现内电解能使染料分子中的偶氮键断裂，实现脱色，但处理效率有待进一步提高。在低频超声内电解联用技术方面，国外学者通过实验研究发现，该联用技术对多种偶氮染料有显著的降解效果，且能提高反应速率和污染物的去除率。

在国内，利用超声降解水中化学污染物的研究也逐渐增多。有研究表明超声能集高级氧化技术、焚烧、超临界氧化等多种水处理技术的特点于一身，可单独或与其他水处理方法联合使用。内电解技术在国内同样被广泛用来处理染料废水，众多学者致力于提高其处理效率的研究。在低频超声内电解联用降解偶氮染料的研究中，有实验考察了该联用技术对酸性红B模拟废水的处理效果，发现单独超声处理时，酸性红B降解缓慢；内电解法降解速率也较慢；而超声波/内电解联合作用对降解酸性红B有明显的协同效应，分解率达90%以上。还有研究采用单因素和正交设计试验，探究了pH值、温度、铁屑粒径、反应时间等因素对染料废水脱色的影响，并优化了工艺条件。

总的来说，国内外关于低频超声、内电解及两者联用降解偶氮染料的研究取得了一定进展，但仍存在一些问题，如对降解机理的深入研究还不够，最佳操作参数的确定还需进一步探索，以及如何将该技术更好地应用于实际工业废水处理等。

1.3研究目的与内容

本研究旨在探索低频超声内电解联用技术对酸性红B的降解效果及作用机理，为偶氮染料废水的高效处理提供新的方法和理论依据。具体研究内容如下：

考察超声波、内电解及超声波/内电解联用对酸性红B模拟废水的处理效果，通过对比降解过程中染料浓度的变化，明确低频超声内电解联用技术降解酸性红B的优势。

采用单因素和正交设计试验，研究pH值、温度、铁屑粒径、反应时间等主要相关因素对染料废水脱色的影响，确定各因素影响大小次序，并优化工艺条件，以提高酸性红B的去除率。

通过UV-vis光谱研究酸性红B废水在低频超声内电解过程中的矿化程度，分析三处吸收峰的变化及总有机碳去除率，判断