零價鐵氧化亞硫酸鈉體系降解酸性橙廢水的研究*

艾羅艷,劉欣欣, 任天成

(1 南昌工學院人居環境學院，江西 南昌 330108；2 江西省交通科學研究院，江西 南昌 330200)

本試驗以模擬酸性橙廢水中AO7為研究對象，分析Fe0-Na2SO3體系對AO7的降解效果，探究高鹽環境下零價鐵與亞硫酸鈉的協調處理效率。

1 實 驗

1.1 實驗試劑

AO7，亞硫酸鈉(Na2SO3，≥97%)，國藥集團化學試劑有限公司；氯化鈉(NaCl，≥99.5%)，國藥集團化學試劑有限公司；硫酸(H2SO4，95%～98%)，國藥集團化學試劑有限公司；還原鐵粉，國藥集團化學試劑有限公司。實驗所用溶液均采用超純水配置。

1.2 實驗儀器設備

Hitachi U-2910紫外可見分光光度計，日立hitachi；EASY pure II超純水儀，Thermo Scientific；AL204天平，梅特勒；84-1A磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司。

1.3 實驗方法

配置Na2SO3溶液0.1 mol/L，NaCl溶液5 mol/L，NaOH溶液1 mol/L，H2SO4溶液1 mol/L以及酸性橙7(AO7)儲備液10 mmol/L。加入一定量的AO7溶液和還原性鐵粉配置成50 mL反應液，利用1 M的硫酸溶液調節溶液的pH值，最后加入亞硫酸鈉溶液反應并開始計時。用磁力攪拌器連續攪拌，使反應在有氧條件下進行。在選定的時間間隔中(0、10、20、30、40、50、60分鐘)，用移液槍吸取定量的反應液，并用紫外分光光度計測定其吸光度，探究AO7的降解效果。實驗采取兩組平行樣，結果取其平均值。

2 結果與討論

2.1 AO7的測定

本次實驗所選取的污染物質為AO7，超純水作為空白對照。將AO7放入1 cm的石英比色皿中，在分光光度計波長范圍為200～600 nm中進行全波掃描。結果如圖1所示，AO7在波長為484 nm，310 nm，254 nm以及230 nm處都有很明顯的吸收峰。萘環和苯環結構在紫外掃描中的吸收峰也約在310 nm，254 nm以及230 nm附近。為防止干擾，選擇484 nm作為AO7的特征吸收峰，在測定其濃度時，將紫外檢測波長設置為484 nm。

圖1 AO7紫外可見吸收光譜圖

2.2 Na2SO3濃度對AO7降解速率的影響

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圖2 反應機理

圖3 Na2SO3濃度對AO7降解效果的影響。

2.3 零價鐵用量對AO7降解效果的影響

分別選擇零價鐵濃度為0.02 g/L, 0.06 g/L, 0.1 g/L和0.2 g/L，結果如圖4所示，沒有零價鐵存在的條件下，Na2SO3本身是無法降解AO7的。當零價鐵濃度增加時，反應速率和降解效果并沒有明顯的變化。這表明零價鐵的濃度對于Fe0/Na2SO3體系降解AO7的效果影響不大。

圖4 零價鐵劑量對AO7降解效果的影響。

2.4 初始pH值對AO7降解效果的影響

Fe0和Na2SO3本身對pH比較敏感，因此反應初始pH在對AO7降解過程中的影響也是至關重要的。由于Fe0在堿性條件下基本失去活性，故調節溶液pH值的范圍為2.0～6.0，結果如圖5所示，當溶液的pH值為2.0時，AO7在60 min內的降解率為78%。pH值增加至6時，AO7的降解效率減少至9%，基本無降解效果，主要原因可能是溶液酸性越強，依照化學反應平衡原理，反應自發的向正方向進行，溶液中產生的活性自由基的濃度增加。pH為中性條件下，零價鐵的活性變弱，降解效率下降。

圖5 初始pH值對AO7降解效果的影響。

2.5 外加Cl-濃度對AO7降解效果的影響

圖6 外加氯離子濃度對AO7降解效果的影響。

氯離子濃度變化范圍為0～300 mmol/L，結果如圖6所示，外加氯離子對Fe0/Na2SO3體系降解AO7的反應速率影響很小，極高濃度的氯離子才會對反應表現出一定的抑制作用。根據對-ln(C/C0)擬合發現反應符合準一級反應動力學。為了進一步說明外加氯離子對反應的影響，我們計算出其準一級反應速率常數k，結果如圖7所示，Cl-的存在對AO7降解速率的影響較小。

圖7 外加氯離子對AO7降解效果影響的反應速率常數

3 結 論