肖方，徐雄，肖培平，陶美娟，張翠菊，董應(yīng)尚

（山東省菏澤生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，菏澤274000）

堿性紫5BN含有穩(wěn)定的多環(huán)芳香族化合物，屬于三芳甲烷類物質(zhì)，是一種難氧化降解有機物，這種廢水成分復雜，用傳統(tǒng)的生化法和物理法處理效果差[1～3]。因此研究如何去除工業(yè)廢水中的三芳甲烷類物質(zhì)對保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。次氯酸鈉氧化工藝因其運行操作簡單、成本較低、原材料易得且處理效果好而備受關(guān)注。衛(wèi)世乾等[4]研究了在不同pH值、溫度等條件下次氯酸鈉處理K2Cu(CN)3水樣的方法，可使[Cu（CN)3]2-去除率達96%以上。田靜等[5]采用次氯酸鈉處理鉛鋅礦尾礦庫外排廢水，處理后COD能達到40～60mg/L。余華東等[6]利用次氯酸鈉處理電鍍工業(yè)園區(qū)污水處理廠的生化出水，結(jié)果表明最佳條件下，出水氨氮的質(zhì)量濃度小于8 mg/L，可達標排放。本試驗運用次氯酸鈉氧化法降解堿性紫5BN模擬廢水，確定了最佳工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥品

HC-C電子計數(shù)天平，浙江省華馳儀器有限公司生產(chǎn)；BCD-210SVDL電子冷柜，青島海爾股份有限公司生產(chǎn)；UV1900紫外分光光度計，上海讓奇科技有限公司生產(chǎn)；102電熱恒溫鼓風干燥箱，上海菁工儀器有限公司生產(chǎn)；JB-1恒溫磁力攪拌器，上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司生產(chǎn)；XHC-401COD恒溫加熱器，濟南盛泰電子科技有限公司生產(chǎn)。

分析純K2CrO7；（NH4)Fe(SO4)2·6H2O；Ag2SO4；質(zhì)量分數(shù)為10%的NaClO；優(yōu)級純HgSO4。工業(yè)級堿性紫5BN，濟寧市正大化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

于燒杯中加入100mL一定濃度的堿性紫5BN模擬溶液，投加一定體積的次氯酸鈉溶液，放置在磁力攪拌器上攪拌一定時間，于最大吸收波長582nm處測定堿性紫5BN溶液的吸光度，轉(zhuǎn)換成濃度，計算其脫色率。測定處理前后堿性紫5BN溶液的COD值，計算COD去除率。計算公示見式（1）。

其中，w1為處理前堿性紫5BN的質(zhì)量分數(shù)或COD值（mg/L）；w2為處理后堿性紫5BN的質(zhì)量分數(shù)或COD值（mg/L）。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗確定最佳工藝參數(shù)

2.1.1 堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度對其脫色率和COD去除率的影響

在次氯酸鈉投加體積為1.0mL、攪拌時間2h的試驗條件下，改變堿性紫5BN的初始質(zhì)量濃度。研究堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度對其脫色率和COD去除率的影響。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 初始濃度對堿性紫5BN去除效果的影響

由圖1可以看出：堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度越高，其脫色率和COD去除率越低，且當堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度超過160 mg/L后，其脫色率和COD去除率迅速下降。這說明堿性紫5BN質(zhì)量濃度較低有利于被次氯酸鈉氧化降解，同時也表明單位時間內(nèi)次氯酸鈉氧化高濃度堿性紫5BN分子的能力是有限的。在以后的單因素試驗中，堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度均取100 mg/L。

2.1.2 攪拌時間對堿性紫5BN脫色率的影響

選取堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度為100mg/L、次氯酸鈉投加體積為1.0mL，改變攪拌時間，研究不同攪拌時間對堿性紫5BN脫色率的影響。試驗結(jié)果見圖2。

圖2 攪拌時間對堿性紫5BN去除效果的影響

由圖2可以看出：隨著反應(yīng)時間的逐漸延長，堿性紫5BN的脫色率上升趨勢明顯。當攪拌時間為2h時，堿性紫5BN的脫色率已達84.71%。但超過2h以后，脫色率的增加趨勢則明顯放緩。因此，在以后的單因素試驗中，攪拌時間取為2h。

2.1.3 次氯酸鈉投加體積對堿性紫5BN脫色率及COD去除率的影響

選取堿性紫5BN濃度100mg/L、攪拌時間為2h，改變次氯酸鈉的投加體積。研究不同次氯酸鈉投加體積對堿性紫5BN脫色率及COD去除率的影響。試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出：增加次氯酸鈉的投加體積，堿性紫5BN脫色率及COD去除率均呈現(xiàn)上升趨勢。尤其是COD去除率的上升趨勢更為顯著，當次氯酸鈉投加體積為0.2mL時，COD去除率僅為45.36%，而在次氯酸鈉投加體積為1.0mL時，COD去除率已達70.15%，脫色率也高達85.05%。當次氯酸鈉投加體積繼續(xù)增加時，堿性紫5BN的脫色率及COD去除率的上升均趨于平緩。綜合考慮去除效果和處理成本，次氯酸鈉投加體積取1.0mL。

圖5 NaClO投加體積對堿性紫5BN去除效果的影響

2.2 正交試驗確定影響因素主次關(guān)系

以堿性紫5BN初始質(zhì)量濃度（mg/L）、次氯酸鈉投加體積（mL）、攪拌時間（t）為因素，按照L9(34)四因子三水平正交試驗表進行試驗設(shè)計。各因素水平的選取見表1。

表1 堿性紫5BN正交試驗各因素水平的選取

每次試驗均取50mL堿性紫5BN溶液，按照表1中所列各組實驗條件進行反應(yīng)，準確控制攪拌時間，于最大吸收波長582nm處測定堿性紫5BN溶液的吸光度，轉(zhuǎn)換成濃度，計算其脫色率。正交試驗表見表2。

表2 堿性紫5BN的正交試驗表

根據(jù)正交試驗表中的極差結(jié)果可以看出，次氯酸鈉投加體積對堿性紫5BN脫色率的影響最大，其次是攪拌時間，再次是堿性紫5BN的初始質(zhì)量濃度。

3 結(jié)論

運用單因素影響試驗確定了次氯酸鈉氧化降解堿性紫5BN模擬廢水的最佳工藝參數(shù)為：堿性紫5BN濃度為100mg/L時，在次氯酸鈉投加體積為1.0mL，攪拌時間為2h的試驗條件下，堿性紫5BN的脫色率可達85.05%，COD去除率可達70.15%。運用正交試驗確定了次氯酸鈉投加體積對堿性紫5BN脫色率的影響最大，其次是攪拌時間，再次是堿性紫5BN的初始質(zhì)量濃度。次氯酸鈉處理堿性紫5BN的反應(yīng)呈現(xiàn)一級反應(yīng)動力學特征，動力學方程為LnC=-0.0137t+4.60517，R2=0.7029。其中反應(yīng)速率常數(shù)為0.0137min-1，t1/2=50.59min。