黃廣君，張金磊，覃玉月

(1．南寧學(xué)院 機(jī)電與質(zhì)量技術(shù)工程學(xué)院，廣西 南寧 530200；2．南寧景林粘膠涂料有限公司，廣西 南寧 530001； 3．百色學(xué)院，廣西 百色 533000)

造紙廢水中含有各種有機(jī)物，亞硝酸鹽，亞鐵鹽等物質(zhì)。其中半纖維素、木質(zhì)素、無機(jī)酸鹽、無機(jī)填料以及油墨、染料等污染物是形成COD和BOD的主要成分。

本研究以鈷基磁性納米材料催化氧化深度處理造紙廢水，能有效降解污染物質(zhì)，而且不會(huì)造成二次污染，對(duì)造紙廠水質(zhì)的處理提供新的方法。

實(shí)驗(yàn)以鈷基磁性納米材料作為催化劑，通過考察反應(yīng)溫度、催化劑用量、過氧化氫用量等因素對(duì)造紙廢水降解效果的影響，得出較佳的催化氧化處理造紙廢水的工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)方法

水樣主要采集于田東縣思林鎮(zhèn)造紙廠二度處理的造紙廢水，采取的水樣存放于玻璃瓶中，置于4 ℃下保存。準(zhǔn)確量取一定量的造紙廢水倒入三口瓶中，水浴加熱至所需的設(shè)定值，待加熱至達(dá)到指定溫度后，向三口燒瓶中加入一定量的CoO催化劑，后加入一定量的30 %的雙氧水，催化反應(yīng)90 min。固定間隔時(shí)間取樣，置于放入離心機(jī)離心10 min，取其上清液測(cè)定COD及400 nm處的吸光度。

2 COD和色度的測(cè)定

2.1 COD的測(cè)定方法

(1)取20.00 mL混合均勻的水樣(或適量水樣稀釋至20.00 mL)置于250 mL磨口錐形瓶中，準(zhǔn)確加入10.00 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及適量小玻璃珠或沸石，連接冷凝管，從其上口慢慢地加入30 mL硫酸-硫酸銀溶液，加熱回流2 h。

(2)冷卻后，用90 mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶。加3滴試亞鐵靈指示液，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。

(3)測(cè)取20.00 mL重蒸餾水，作空白試驗(yàn)。記錄空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。

(4)COD含量的計(jì)算公式：(V0-V1)×C×8×1000/V

式中：C——硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V0——滴定空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL；

V1——滴定水樣時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL；

V——水樣的體積，mL；

8-1/2氧摩爾質(zhì)量，g/mol。

2.2 色度的測(cè)定方法

取水浴加熱90 min的待測(cè)水樣上層清液置于四支50mL的離心管中，放入離心機(jī)中離心10 min。準(zhǔn)確吸取上清液，用分光光度計(jì)測(cè)其400 nm 處的吸光度。

3 結(jié)果與討論

3.1 反應(yīng)溫度對(duì)COD和色度去除率的影響

在pH值=6.98、催化劑 CoO用量為1.0 g/L、30% H2O用量為3.0 g/L，反應(yīng)時(shí)間為90 min的條件下，研究反應(yīng)溫度對(duì)造紙廢水處理效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)COD和色度去除率的影響

由圖1可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，造紙廢水COD去除率和吸光度的去除率逐步增加，當(dāng)溫度為80 ℃達(dá)最大值，此時(shí)色度去除率為到80.45 %，COD去除率為83.61 %。

3.2 催化劑CoO用量對(duì)COD和色度去除率的影響

在反應(yīng)溫度為 80 ℃、pH值=6.98、30 % H2O2用量為3.0 g/L，反應(yīng)時(shí)間為90 min的條件下，研究反應(yīng)催化劑CoO用量對(duì)造紙廢水處理效果的影響，結(jié)果如圖2。

圖2 催化劑CoO用量對(duì)COD和色度去除率的影響

由圖2可知，在不加催化劑時(shí)，色度去除率為達(dá)到63.37%，而加入催化劑CoO，造紙色度去除率為77.98%。在不加催化劑的反應(yīng)體系中，COD去除率為40.28 %，隨著催化劑用量的增加，COD去除率逐漸增大，當(dāng)催化劑用CoO量為1.0 g/L時(shí)，COD去除率達(dá)最大，為84.03 %。隨著催化劑的逐漸增加，COD去除率下。這可能是因?yàn)殡S著催化劑的用量的增加，產(chǎn)生的·OH也不斷增加，過多的·OH來不及與水中的有機(jī)物結(jié)合反應(yīng)，自由基自身互相碰撞，使反應(yīng)不能有效進(jìn)行，沒能與污染物反應(yīng)。

3.3 H2O2用量對(duì)COD和色度去除率的影響

在反應(yīng)溫度為 80 ℃，pH值=6.98、催化劑投加質(zhì)量濃度為1.0 g/L，反應(yīng)時(shí)間為的90 min條件下，研究H2O2用量對(duì)造紙廢水處理效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。

如圖3所示，無H2O2時(shí)，造紙廢水色度去除率為65.98 %，COD去除率為71.39%，隨著H2O2用量的增加，色度去除率逐漸增大，當(dāng)H2O2用量為3.0 g/L時(shí)，色度去除率達(dá)最高值76.35 %。當(dāng)H2O2用量為3.0 g/L時(shí)，COD去除率效果達(dá)最高79.72 %。

圖3 H2O2用量對(duì)COD和色度去除率的影響

4 結(jié)論

綜上，以鈷基磁性納米氧化鈷作催化劑深度處理造紙廢水是一項(xiàng)具有很有應(yīng)用前景的研究技術(shù)。其擁有易操作，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。鈷基磁性納米材料極強(qiáng)的吸附能力、良好的導(dǎo)電能力、高效的催化活性以及良好的定向能力和生物兼容性，不但可以有效降解水中的污染物，使其完全礦化或轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，而且還可以有效降低廢水中COD和色度，這對(duì)造紙業(yè)廢水處理具有重大的研究意義。

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