染料废水电催化降解研究进展

染料广泛用于食品、化妆品及染色工业,其特点是分子结构复杂、色度高、毒性大、可生化性差.大量的染料在生产和使用过程中产生的废水造成了严重的环境污染.本文介绍了目前处理染料废水的几种常用方法,如物理、化学和生物方法,其中重点介绍了电催化技术,包括其降解机理、电极材料研究进展以及处理染料废水的研究现状,然后对染料废水处理技术的研究现状进行了总结,并对相关处理技术的未来发展趋势进行展望.

高熵合金与E-Fenton试剂处理染料废水实验研究

处理染料废水的电芬顿(Electro-Fenton,E-Fenton)技术已经展现出显著的优势。然而,在实际应用中,电极材料的耐用性和腐蚀问题一直是限制其进一步发展的关键因素。为了解决这些问题,并进一步提高降解效率,研究决定采用高熵合金作为阳极,并结合E-Fenton试剂进行实验。目标是以甲基橙为模拟污染物,对染料废水进行降解处理。实验结果显示,在反应进行5 h后,Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni高熵合金的最大腐蚀速率仅为5.94 g/cm^(2)·h。与Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(1.3)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(0.9)Ni和铁片的腐蚀速率相比,分别降低了44.17%、63.44%、78.06%和84.59%。Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni和Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni合金均出现了Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)的衍射峰。这一研究结果表明,高熵合金与E-Fenton试剂联合处理染料废水的方法,有效地提高了电极材料的耐腐蚀性。这不仅为染料废水的处理提供了新的解决方案,同时也进一步证实了高熵合金在环保领域的应用潜力。

Box-Behnken响应面法优化La掺杂钨酸铋光催化剂的制备及降解染料废水

本文以五水合硝酸铋[Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O]、二水合钨酸钠(Na_(2)WO_(4)·2H_(2)O)及水合硝酸镧[La(NO_(3))_(3)·nH_(2)O],为主要原料,采用水热法制备La-Bi_(2)WO_(6)催化剂,光催化降解以甲基橙为模型反应的染料废水,通过可见分光光度计,对模型污染物的吸光度进行测定进而得出降解率。主要研究了镧掺杂量、水热温度、水热时间等条件对La-Bi_(2)WO_(6)光催化剂性能的影响。并用Box-Behnken响应面法设计并优化实验条件,分析各影响因素间的交互作用。结果表明:当镧掺杂量为5.5%,178.69℃下,时间为3.89 h时,制备的La掺杂钨酸铋光催化剂的催化效果最好。

高效AOPs-A/O工艺处理典型染料废水的研究

模拟分散蓝(DB)、靛蓝(IB)、活性红(RR)三种典型染料废水进行个性化高级氧化(AOPs)-A/O工艺的设计及效能探究。结果表明,过硫酸钠(PO)/芬顿(FO)工艺处理DB和IB,PO/臭氧(OO)工艺处理RR。COD去除率分别为64.51%,64.49%,70.63%,色度去除率均为98%以上。随后与A/O工艺组合,控制A/O装置温度T=30℃,厌氧HRT=48 h,好氧HRT=24 h(DO=6 mg/L),运行负荷0.097 kg COD/(m^(3)·d),使DB、IB、RR的COD去除率分别为89.39%,90.66%,89.94%,矿化率(M_(E))分别为67.04%,85.97%,72.24%,B/C值分别由1.03,1.04,3.706提高为1.35,1.35,5.15,为实际工程处理染料废水提供了科学依据。

壳聚糖改性污泥水热炭活化过硫酸盐降解活性黑5染料废水

印染废水可生化性低,生物处理难度大.通过在剩余污泥中掺杂壳聚糖,经水热处理制备出壳聚糖改性生物炭(CBC),并用于活化过二硫酸盐(PDS),实现对活性黑5(RB5)染料废水的高效降解.在水热温度为200℃,水热时间为6 h时制备的CBC对RB5的去除效果最优,反应60 min去除率可达到100%.此外,PDS投量为2 mmol·L^(−1),CBC投量为5 g·L^(−1),初始pH=5时反应效果最佳.反应系统中的Cl^(-)和NO_(3)^(-)对RB5去除几乎无影响,而PO_(4)^(3-)、HCO_(3)^(-)有明显抑制作用.机理研究证实了单线态氧(^(1)O_(2))对RB5的降解起主要贡献,而不是PDS氧化体系常见的硫酸根自由基.

三维电极法处理染料废水的研究进展

介绍了三维电极法的基本反应原理,分析了电流密度、曝气量、粒子电极投加量、pH等关键实验参数对废水处理效率的影响,综述了国内外三维电极法处理各类常见染料废水的研究进展。基于粒子电极研发、水质特性、机理研究、技术联用和规模化应用5个方面,提出了目前三维电极法处理染料废水领域存在的问题,并展望了未来研究方向。

喷涂法负载TiO_(2)/MnO_(2)陶瓷膜催化臭氧氧化降解染料废水

染料废水存在排放量大、色度高、COD大、可生化性差、难降解等特点,其处理存在低效高耗的问题.本研究首先通过水热法制备了TiO_(2)/MnO_(2)催化剂,对催化剂进行了XRD、XPS、SEM/EDS表征,以罗丹明B(RhB)溶液为模拟染料废水,进行了催化臭氧氧化降解RhB的性能对比研究.再通过喷涂成膜技术将TiO_(2)/MnO_(2)催化剂负载于平板式陶瓷膜表面,研制成反应性陶瓷膜(TiO_(2)/MnO_(2)-CM),自制了配套膜反应器,研究了TiO_(2)/MnO_(2)-CM水处理系统对RhB降解去除效果和水通量变化规律.结果表明,本工作成功合成了棒状和不规整球状结合的TiO_(2)/MnO_(2)催化剂,XPS结果表明存在Mn^(4+)活性中心,促进了催化臭氧活化能力.喷涂TiO_(2)/MnO_(2)催化剂后,陶瓷膜的纯水通量略有下降,12层为适宜的喷涂层数,采用TiO_(2)/MnO_(2)-CM对2 L初始浓度为20 mg·L^(−1)的RhB在臭氧浓度为2.5 g·m^(−3)条件下,反应40 min去除率可达100%,去除效率远高于空白膜,陶瓷膜负载TiO_(2)/MnO_(2)有助于提高O_(3)溶解性、加速生成·OH.本工作可为染料废水等难降解有机废水的高效低耗处理,提供新技术思路.

电催化耦合紫外光降解活性红(B-3BF)染料废水

针对纺织行业所广泛使用的活性红(B-3BF),相关降解方法仍需要进一步研究。本文研究了电催化耦合紫外光降解B-3BF染料废水的性能,采用具有钛圆柱阴极的圆柱形电解槽,其中185 nm波长紫外光灯位于PbO_(2)网状圆柱阳极的中心,优化了降解时间、槽电压、流速、初始pH和初始Na_(2)SO_(4)浓度。实验结果表明,在Na_(2)SO_(4)初始浓度为24.0 mmol/L、染料初始浓度为20 mg/L的条件下,采用电催化耦合185 nm波长紫外光进行降解,B-3BF染料的降解率可达到96.81%,相应的耗电量为10.50 kWh/kg。此外,电催化耦合185 nm波长紫外光对于B-3BF染料废水的降解效果优于单独电催化降解和单独紫外光降解。因此,电催化耦合紫外光有望在工业应用中降解B-3BF染料废水。

PA/PDA/CPVC复合纳滤膜的制备及其在模拟染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯(CPVC)超滤膜为基膜,将多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积后,与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合制备了聚酰胺/聚多巴胺/氯化聚氯乙烯(PA/PDA/CPVC)复合纳滤膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角仪对PA/PDA/CPVC复合纳滤膜选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度及亲水性进行了表征,探讨了PEI质量浓度对复合纳滤膜结构和性能的影响。研究结果表明:随着PEI质量浓度的增大,复合纳滤膜表面变得光滑、亲水性增强,通量先增大后减小;PEI质量浓度为5g/L时,复合纳滤膜的通量达到最大。PA/PDA/CPVC复合纳滤膜对染料活性黑5(RB5)的截留率皆高于94%,而对NaCl的截留率低于5.6%,说明该复合纳滤膜能够对染料和盐进行较好的分离,复合纳滤膜在模拟RB5染料废水处理中稳定性良好。

基于混合胺的PVDF复合疏松纳滤膜及其在染料废水处理中的应用

为了对染料废水中的染料和盐进行有效的分离、促进染料的回收利用,文章探讨了在共沉积与界面聚合组合法制备PVDF复合疏松纳滤膜过程中,GAZ/PEI对PVDF复合疏松纳滤膜选择层的微观结构、表面粗糙度、过滤性能及其在模拟活性黑5(RB5)染料废水处理中的应用等情况的影响。研究结果表明随着GAZ/PEI的增加,PVDF复合疏松纳滤膜表面结节减小,选择层厚度降低,表面粗糙度减小,纯水通量增大,PEG800截留率降低,染料废水通量增大,GAZ/PEI为9/91时,膜性能最佳,此时纯水通量和染料溶液通量较单一胺分别提高了91.6%和109.1%,RB5和NaCl的截留率分别为94.3%和2.1%,在运行时间内,基于混合胺的PVDF复合疏松纳滤膜体现了较好的运行稳定性。

染料源碳点的制备及其在光催化降解废水中的应用

罗丹明B作为工业上常用的有机染料,具有稳定性高、上色强、着色牢等特点,但其存在毒性和致癌性,且含其废水的可生化性差、降解难,故建立高效、清洁的染料废水处理技术已成为广泛研究的热点。以印染厂的含罗丹明B的染料废水为原料,通过一步水热法制备了具有光催化活性的碳点材料。通过优化制备工艺和降解条件,碳点在pH 1、光照(氙灯或日光)条件下可有效处理化学需氧量(COD)为5 050 mg/L的染料废水,满足纳管排污标准。结合自由基清除实验和电子自旋共振波谱(ESR)分析可推断,光激发过程中产生了多种活性氧物种,在其共同下作用实现了对污染物高效、绿色的降解。利用阳离子交换树脂可实现碳点的回收,且回收后的碳点光催化性能稳定,具有较好的实际应用性。

复杂染料废水降解过程中生物炭对Aeromonas hydrophila菌的影响

生物降解复杂染料废水过程中细菌活性是有效降解的关键。本研究分离驯化出染料废水降解菌,并对其进行形态学特征和系统发育的分析鉴定,将生物炭及Fe_(2)O_(3)/生物炭(Fe-BC)分别与菌构建复合体系,研究降解过程中生物炭和Fe-BC对菌的影响。结果表明,该降解菌为Aeromonashydrophila(嗜水气单胞菌菌属),生物炭-菌和Fe-BC-菌体系中降解脱色率分别提高18%和75%,降解脱色过程符合准一级动力学模型。在Fe-BC-菌体系中,Fe-BC可以促进菌细胞的代谢和细胞间的物质传递,使得参与代谢的N、P、S、Ca、Na及Fe等元素含量增加,并促使细胞产生胞外分泌物。Fe^(2+)参与菌降解复杂有机物的过程,降解产物主要有N-2-(3,4-二羟苯基)-乙基甲胺、2,3-二氢-1,3-二氧-1H-异吲哚-5-羧酸(含C=O)及甲氧基乙酸甲酯(含C—O)。生物炭与Fe-BC可以提高嗜水气单胞菌的生物活性,完成对复杂染料废水的降解脱色.

高级氧化法处理染料废水的研究进展

近年来随着供给侧改革的推进,市场对染料的需要激增,染料废水的排量也随之激增。然而染料废水的物化性质非常稳定,COD含量较高并多带有芳香基,其色度可达50万倍,是三致高毒性难降解的废水。在提倡保护水资源的现代化生活中,如何快速有效地处理染料废水成为人们关注的焦点。从高级氧化降解技术出发,基于研究最新成果和发展动态,对目前几种染料废水处理技术进行了综述,分析了各种技术的不足,指明了染料废水处理技术的发展方向。

光催化MOF复合材料处理染料废水的研究进展

金属有机框架(MOFs)具有可调性、高比表面积以及固有的半导体特性等特点,其作为非均相光催化剂处理染料废水逐渐成为研究热点。然而,由于在光激发时产生的空穴和电子之间的快速复合,其去除污染物效率通常较低。为了解决这个问题,已经采用了多种方法将MOFs材料与其他材料进行复合,使MOFs复合材料增强光吸收能力、电荷分离能力以及反应活性。阐述了光催化中常用的MOFs复合材料以及合成方法。最后,总结了一些需要解决的问题,以实现MOFs材料在水处理应用方面的突破。

思政元素融入创新综合实验教学设计与实践——以“优化聚合硅酸镁钛处理染料废水工艺条件”实验为例

在当前学科思政融合教育背景下,以“优化聚合硅酸镁钛处理染料废水工艺条件”实验为载体,确定了该综合创新实验的教学目标,充分挖掘该实验的思政素材,并融入实验的整个教学过程中。研究结果发现,融入思政元素的实验教学模式能够显著提升学生的学科知识水平,同时促进学生的综合素质大大提高。学生在实验过程中展现出更积极的参与态度,并通过团队合作解决实际问题,这有助于培养学生勇于探索的创新精神和解决实际问题的能力。

BDD污水处理电极对染料废水降解脱色的研究

染料废水是典型的高浓度、难降解的有机废水。实验以提高脱色效率及降低降解能耗为目的,依托电化学高级氧化法,利用硼掺杂金刚石薄膜电极对活性艳红X-3B模拟染料废水的降解工艺进行优化研究。实验采用偏压增强热丝化学气相沉积法设备以及动态掺硼工艺,以面积40 cm^(2)Ti为衬底,进行BDD薄膜的合成实验。并通过改变电解时的电压、电解质浓度、pH值、支持电解质参数进行脱色工艺研究,最终获得与Ti基BDD电极适配的较优电解参数。

光合细菌处理苝系染料废水制备絮凝性菌体蛋白的研究

首先对光合细菌进行驯化,同时绘制光合细菌生长密度曲线,得到絮凝性菌体蛋白收获的最佳时间为10 d。取1 L苝系染料生产废水,在室温条件下,得到了最佳处理条件,即pH调节为7.5,加入碳酸钙0.8 g,最适基础营养液投加量为6 mL,处理时间为10 d,絮凝性菌体蛋白产量达到112.4 g/L(废水)。通过对菌体蛋白进行分析鉴定,得到该物质为糖蛋白。最后经过一个月的喂养对比实验,证明该絮凝性菌体蛋白可作为鱼的饲料。

载铁颗粒活性炭对染料废水厌氧生物降解性能的影响研究

染料废水成分复杂、色度高、可生化性差、处理难度大。厌氧生物处理技术是处理染料废水的有效手段之一。但是,厌氧生物处理过程复杂,涉及多种微生物协同代谢,存在降解速率缓慢的缺点。为此,本研究制备了载铁颗粒活性炭复合材料,并应用于模拟染料废水的厌氧生物处理中,以改善该废水的厌氧生物降解性能。材料的SEM-EDS和XRD分析结果表明,制备的改性颗粒活性炭表面已成功负载了铁;模拟染料废水COD和色度去除结果显示,以Fe3+与Fe2+比例为2∶1制备获得的载铁颗粒活性炭可显著强化染料废水的厌氧生物处理性能。

面向染料废水处理的氧化石墨烯复合纳滤膜研究进展

染料废水处理是实现染料行业可持续发展的必要条件。近年来,氧化石墨烯(GO)复合纳滤膜作为一种新兴的复合膜材料,因其具有渗透选择性易调节、抗污染性优良、制备简单可控等特点而备受关注。本文从分析染料废水的特点出发,重点总结了针对染料废水处理的GO复合纳滤膜的设计要求、制备条件、改性方法等方面的研究进展,并对其未来发展进行了展望。

氧化石墨烯的合成及其对龙胆紫染料废水的净化研究

水体有机污染难以处理,制备吸附性能好、价廉易得、绿色高效的净化剂十分必要。采用改进的Hummers法制备GO,并研究了GO对染料污水的吸附性能。对比了该吸附剂对6种染料的吸附性能,得出对龙胆紫的吸附效果最好,故选取龙胆紫为研究对象。设计了单因素实验,系统研究了不同条件下氧化石墨烯对龙胆紫的吸附,并拟合吸附动力学和等温模型。探究发现,氧化石墨烯投加量0.03 g,pH=9,吸附时间30 min,转速1200 r/min,染料质量浓度为50 mg/L时吸附最优,吸附率为98.36%,吸附量81.96 mg/g。等温模型符合Langmuir吸附,动力学模型符合准二级动力学吸附。实验结果显示了氧化石墨烯对龙胆紫染料具有较强的吸附能力,有望在水体染料污染处理上发挥巨大作用。