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研究各种染料的臭氧氧化脱色机理已成为染料废水处理过程的重要研究环节。本论文基于前人关于臭氧对染料废水脱色的报道,选用了偶氮、葸醌和菁型三类染料中的11种作为研究对象,配制成浓度为300mg·L<-1>的模拟染料废水,考察了在40min内,不同反应时间下臭氧对染料的色度脱除和溶液pH值、TOC浓度、电导率的变化情况,并对降解前后染料分子的变化和降解后溶液中的残留物进行了探讨。
经研究表明,除分散染料外,所有可溶性染料40min时脱色率均达到了93.3%以上,色度脱除速率顺序为:活性艳蓝X-BR>酸性嫩黄G>酸性蓝R>直接猩红4BS>直接耐晒B2RL>阳离子桃红FG>活性嫩黄X-7G>阳离子蓝FGL>阳离子红GTL>分散橙G>分散红3B;在可溶性染料中,同类型的分子质量小的染料脱色速率较快,其与染料分子结构中的-NH-,-N=N-基团结合位置和数量相关。
在臭氧脱色过程中,溶液的pH值均随反应时间的推移下降,最终样品溶液的pH值都在4.5以下,并且染料分子降解速率越快,其溶液的pH值的下降速率相应加快,同时发现,原溶液中的pH值越大,pH值下降趋势总体上就越明显;生成了CO<,2>或可挥发性的有机物使得样品溶液的TOC浓度随时间的推移而逐渐降低,40min时TOC浓度下降率均达到了16.8%以上;并且偶氮染料的TOC浓度下降率比葸醌染料小;样品溶液的电导率在反应过程中不断增加,变化趋势与脱色率和pH的变化趋势在总体上是一致。
臭氧对染料分子的作用不是对某一个官能团的单独降解,而是对整个分子都起氧化降解作用;通过实验染料均发生了紫移或红移现象,表明染料生色基上的电子云密度发生了变化。每种实验染料虽然降解后的化合物有所不同,但均存在着由复杂分子降解为简单的有机化合物或无机离子的趋势。
染料中结合的-SO<,3>H、-Cl基团大部分生成了-SO<,4><2->、Cl<->;而PO<,4><3->仍以游离的H<,2>PO<,4><->存在于溶液中;氮则是根据基团的不同而部分被降解生成NO<,3>,降解溶液中不存在NO<,2><->。降解后的样品溶液中含有有机酸;分子量大的染料分解后生成的物质的分子量相对较大,分子量小的染料易生成分子量相对较小的物质。