一种染料废水的高级还原处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种染料废水高级还原处理方法，它是一种利用超声波强化还原铁粉对染料废水进行脱色。超声波可以清洗铁粉表面，增加其表面的活性区，增加染料废水和铁粉表面之间的传质速率，从而可提高染料废水的脱色速率。
背景技术
单独还原铁粉对染料废水的处理原理是将染料分子首先吸附在铁粉表面的活性点上，同时废水中H+与Fe0作用生成活性[H]，使零价铁表面被激活，从而发生还原反应使染料分子的发色团-N＝N-被Fe0与[H]破坏，使染料脱色。此法有较高的脱色率，但该方法在实际应用上，仍存在以下缺点：
1.污泥产量高：由于在反应的过程中必须添加还原铁粉，因此在反应结束会产生氢氧化铁(Fe(OH)3)污泥，除了必须对这些污泥进一步处理、处置外，还会造成二次污染。
2.处理费用高：虽然在较大铁粉投加量、较低pH值时有较好的脱色率以及脱色速率，但是这样会消耗过多药品，处理费用较高。
【发明内容】
本发明就是针对上述问题，提供一种可对染料废水快速脱色的染料废水的高级还原处理方法。
本发明的技术方案是：一种染料废水的高级还原处理方法，采用还原铁粉法对染料废水脱色，其特征在于铁粉投入染料废水后，对混合液体施以超声波振荡。
如上所述的染料废水的高级还原处理方法，其特征在于超声频率为18-50kHz，超声功率为电功率125-250W，反应温度控制在15-40℃。
如上所述的染料废水的高级还原处理方法，其特征在于超声频率为20kHz，超声功率为电功率150W，反应温度控制在30℃。
本发明利用超声波的清洗活化作用，使得铁粉表面的活性区增加，染料分子与铁粉表面之间的传质速率增大，从而提高反应速率，进而提高脱色效率。也就是说，可以相对提高还原铁粉的有效利用率。相对于常见的还原铁粉法、还原铁粉/紫外光法等，需要较高的铁粉浓度与较低pH值才能获得同等效率。因此，在同等脱色率的条件下，效率高，特别是消耗较少的铁粉以及酸，从而可以减少污泥产量，降低操作成本。本发明更符合社会、经济效益。
本方法适用于偶氮染料废水和非偶氮染料废水。
【附图说明】
附图为本发明废水处理装置的结构示意图。
【具体实施方式】
具体实施方式参见附图：超声/铁粉协同作用实验装置包括超声发生器1，夹套2，进水口3，出水口4，磁子5，磁力搅拌器6。
本发明的处理过程是在附图所示地处理装置中进行的。首先调节好染料模拟废水的pH值，再投加铁粉进行反应。根据本发明，当铁粉浓度范围在1000mg/L以上，pH值较低时，反应达到较为满意的脱色率时，两种染料废水在超声条件下的脱色率高于非超声条件下的脱色率30％左右。
以下通过实施例与比较例对本发明作进一步说明。
比较例：在此比较例中，使用1000mg/L的铁粒子浓度，并使活性黑K-BR染料废水初始为pH值1，橙黄II染料废水初始为pH值3，发现随着时间推移，脱色速率减缓，这主要是由于铁粒子的损耗以及其有效表面积由于化学反应的进行而被腐蚀减少。
一、操作条件：
废水体积：60mL
废水初始浓度：100mg/L
铁粉浓度：1000mg/L
搅拌方式：磁力搅拌
pH值：活性黑K-BR初始为pH值1，橙黄II初始为pH值3
二、实验结果：
活性黑K-BR脱色结果： 反应时间(min) pH值活性黑K-BR脱色率(％) 0 1 0 2 1 24 5 1 29 10 1 38 15 1 48
橙黄II染料废水脱色结果： 反应时间(min) pH值 橙黄II脱色率(％) 0 3 0 5 3 24 10 3 36 15 3 48 20 3 56 25 3 60 30 3 63
实施例：在本实施例中，在超声条件下，增加铁粉投加量，其它条件都与比较例相同，活性黑K-BR染料废水在反应十五分钟即有81％的脱色率，橙黄II染料废水半个小时即有91％的脱色率。与比较例相比，两种偶氮染料(活性黑K-BR和橙黄II)在达到较为满意的脱色率时，超声条件下的脱色率高于非超声条件下的脱色率30％左右(同等时间条件下)。足见本发明利用超声的清洗作用，增加其表面的活性区，增加染料废水在铁粉表面的传质速率，加速了化学反应，从而提升了染料废水的脱色速率。详细操作条件与处理结果如下所示：
一、操作条件：
染料废水体积：60mL
染料废水初始浓度：100mg/L
铁粉浓度：2000mg/L
搅拌方式：磁力搅拌
超声条件：20kHz，150W
pH值：活性黑K-BR初始为pH值1，橙黄II初始为pH值3
二、实验结果：
活性黑K-BR脱色结果：反应时间(min) pH值活性黑K-BR脱色率(％)0 1 0 2 1 40 5 1 55 10 1 75 15 1 81
橙黄II染料废水脱色结果： 反应时间(min) pH值 橙黄II脱色率(％) 0 3 0 5 3 22 10 3 39 15 3 60 20 3 71 25 3 86 30 3 91