CWPO降解偶氮染料研究

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磷钨酸均相光催化还原降解水中偶氮染料酸性大红3R

收稿日期：００１—８２１－２２．基金项目：国家自然科学基金（批准号：１０１５、陕西省教育厅科学研究计划项目（５０９１）批准号：９Ｋ５）、０Ｊ７７西北大学研究生创新基金（批准号：９Ｓ２）０ＹＹ１和陕西省科技计划项目（批准号：００Ｑ０８资助．２１Ｊ５０）联系人简介：李克斌，男，博士，副教授，主要从事环境化学研究．Ｅｍａ：ｅｉｌｏｕＣｒ — ｉｋｂｎｉｈ．ｏｌ＠ｓｎ
关注㈠ ’ ．磷钨酸（ＰＨ，Ｗ０。Ｗ）一种具有稳，Ｐ是
定Ｋｇｉ构的杂多酸，ｅｇｎ结其在紫外和近紫外光激发下
会形成激发态杂多酸ＰＰｗ，，Ｗ是～种强氧化剂，能氧化染料 ¨ 和农药 ¨ 等多种有机污染物，同时自身
李克斌赵，锋魏，红，张涛王勤勤，
（．西北大学化学与材料科学学院，合成与天然功能分子化学教育部重点实验室，西安７０６；１１０９２．西安理工大学，北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安７０４）西０８１
摘要以磷钨酸（Ｗ，Ｐ为光催化剂，在异丙醇作为电子给体的条件下对偶氮染料酸性大红３ＨＰ，Ｗ．）０Ｒ（ＲＲ）Ａ３进行光催化均相还原脱色研究．循环伏安测试、暗反应和ｏ竞争抑制等实验结果表明，杂多蓝，
被还原成杂多蓝（ｗ）并保持结构不变．杂多蓝具Ｐ，有一定的还原性，易与一些氧化剂发生反应恢复到初

紫外助CWPO降解活性艳红X-3B工艺及降解路径

ＴＵＳｈｅｎｇｈｕｉ，ＬＩＵＴｉｎｇ，ＺＨＵＸｉｐｉｎｇ，ＨＯＮＧＸｉａｏｓｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＨａｉｙｉｎｇ，ＰＥＮＧＨａｉｌｏｎｇ，ＤＵＪｕｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００３１，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ
ＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｂｒｉｌｌｉａｎｔｒｅｄＸ一３ＢｂｙＵＶ— ａｓｓｉｓｔｅｄｃａｔａｌｙｔｉｃｗｅｔｐｅｒｏｘｉｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ
（南昌大学资源环境与化工学院，江西南昌３３００３１）
摘要：光催化联合湿式催化过氧化氢氧化（ＵＶ－ＣＷＰＯ）处理活性艳红Ｘ一３Ｂ，发现联合处理比其单独处理具有较大的优势，其脱色率去除顺序依次为：光＋催化剂＋Ｈ。Ｏ＞催化剂＋Ｈ。Ｏ：＞光＋Ｈ。０＞光＋催化剂＞催化剂＞
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｂｒｉｌｌｉａｎｔｒｅｄＸ－３Ｂｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｗｅｔｐｅｒｏｘｉｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ（ＣＷＰＯ）．Ｔｈｉｓｎｅｗｃｏｍｐｌｅｘｍｅｔｈｏｄｈａｄｇｒｅａｔｅｒａｄｖａｎｔａｇｅｔｈａｎｓｉｎｇｌｅｔｒｅａｔ —

超声波结合膨胀石墨及类芬顿试剂降解偶氮染料

超声波结合膨胀石墨及类芬顿试剂降解偶氮染料
岳冬梅杜霞李娟(河北师范大学汇华学院，河北石家庄 050091)
摘要：由于染料废水色度高、生物难以分解、成分复杂等原因，在污水处理中属于极难处理的一类。如今全世界十分关注环境污
染，作为环境保护领域中的重要一环—污水处理，对生化分解困难的有机染料废水更是其中的一大难点，很多科学研究人员
对此开始进行研究，想要找到对于有机染料废水有效的处理方法。科学研究人员注意到了传统废水处理方法对于此种废水拥有
局限性，在经过了大量的尝试后，科学家们提出了一种处理染料有机废水的新方法—高级氧化工艺(AOTS)。如今这种方法已经被世界范围充分认可。文章选取的研究对象为酸性黑210，酸性黄和弱酸兰113。讨论了膨胀石墨用量、超声波功率、初始溶液 pH 值、催化剂用量等因素对于分解有机污染物的影响。关键词：超声降解；膨胀石墨类芬顿试剂；酸性黑210；酸性嫩黄；弱酸性兰
6 草酸铵的投加量对体系降解效果的影响
使用浓度为0.1g/L 的草酸铵溶液，使其他条件不变，将草酸铵溶液作为单一变量进行控制。草酸铵溶液添加量分别为 0g/L、0.13g/L、0.17g/L、0.25g/L、0.50/L。利用超声波在室温下分解105min，用紫外可见分光光度计检测酸性黑210 溶液浓度。将草酸铵设定为0～0.25g/L 时，降解率较高，变化较小。将草酸铵设定为0.5g/L 时，降解率达到峰值。因此，草酸铵0.5g/L 分解效果最良好。络合物可以影响染料的降解效果，而此络合物由草酸铵作为络合剂和三价铁离子形成。
2 过氧化氢投加量的变更对目标体系降解效果的影响
确定了膨胀石墨用量后，在酸性黑210 的分解过程中添加
性黑210 的分解都有不利之处，只有当其pH 值为3 时，可获得最大的降解率。5 Biblioteka 氯酸铁投加量变更对类芬顿氧化效果的影响

生物法对偶氮染料废水脱色的研究

生物法对偶氮染料废水脱色的研究从某印染废水的活性污泥中富集了一个能够高效降解酸性大红GR的菌群。

研究结果表明，该菌群在15h内几乎将100mg/L的酸性大红完全脱色。

该菌群在偏碱性环境下的脱色效果大于酸性环境，并表现出高效广谱染料脱色降解特性。

当温度在10°C～30°C之间时，脱色率随温度的递增而增大，在30°C时脱色率达到最大。

标签：酸性大红GR；脱色；菌群；偶氮染料Abstract：A bacteria group capable of degrading acid scarlet GR was enriched from the activated sludge of a printing and dyeing wastewater. The results showed that the bacteria almost completely decolorized acid scarlet at 100 mg/L within 15h. The decolorizing effect of the bacteria group in the alkaline environment was higher than that in the acidic environment，and showed the characteristics of decolorization and degradation of the dyes with high efficiency and broad spectrum. When the temperature is between 10 °C and 30 °C，the decolorization rate increases with the increase of temperature，and reaches the maximum at 30°C.Keywords：acid scarlet GR；decolorization；microflora；azo dyes1 概述1.1 课题背景染料和印染工业快速发展，这种发展导致了生产废水越趋增多，大约占了总的工业废水的十分之一。

2024年偶氮染料市场调研报告

2024年偶氮染料市场调研报告摘要本报告对偶氮染料市场进行了详细的调研和分析。

在调研过程中，对偶氮染料的产业链、市场规模、市场动态、竞争格局、发展趋势等方面进行了深入研究。

通过对市场调研数据和行业分析的综合分析，得出了对偶氮染料市场的未来发展趋势的结论。

1. 引言1.1 研究背景偶氮染料是一种重要的染料类别，在纺织、塑料、油墨等行业有广泛的应用。

随着全球化进程的加速和科技的发展，偶氮染料市场呈现出快速增长的趋势。

为了更好地了解偶氮染料市场的现状和未来发展方向，本次调研报告得以进行。

1.2 研究目的和方法本次调研报告的目的是通过对偶氮染料市场的全面调研，了解其市场规模、竞争格局、行业动态等方面的情况，并预测其未来发展趋势。

为实现该目的，本报告采用了多种调研方法，包括市场调查、数据统计和行业分析等，使得报告的结论具备较高的可信度和实用性。

2. 偶氮染料市场概况2.1 偶氮染料的定义和分类偶氮染料是一类化学结构中含有偶氮键的染料，根据其化学结构和性质不同，可以分为直接偶氮染料、偶氮胺染料、偶氮酸染料和偶氮缩醛染料等几个主要类别。

2.2 市场规模和发展趋势根据市场调查和数据统计分析，偶氮染料市场在过去几年呈现出稳步增长的态势。

该市场的年均增长率达到了5%，预计在未来几年将继续保持较高的增长速度。

该增长主要受到全球纺织和塑料行业的发展推动，以及技术创新的促进。

2.3 市场竞争格局目前，偶氮染料市场的竞争格局相对集中，几家大型企业占据了市场的主导地位。

这些企业以其强大的生产能力、广泛的产品线和良好的品牌声誉在市场上占据了较大份额。

此外，还存在一些中小型企业以及新进入市场的企业，在市场分析和技术创新方面展现出一定的竞争优势。

3. 市场调研结果与分析3.1 市场需求分析通过市场调查和数据统计，我们了解到偶氮染料市场的主要需求来自纺织行业和塑料行业。

纺织行业是偶氮染料的主要应用领域，其中以棉纺织品和毛纺织品的需求最为广泛。

5种偶氮染料溶液的光催化降解实验

的影响。
关键词：光催化；ｉ２偶氮染料；解脱色；Ｔ０；降印染废水
中图分类号：７８Ｘ８文献标识码：Ａ
Ｏ前言
印染废水，特别是含有偶氮、苯环、氨基等染料的废水，进入人体后有致癌作用，而且印染废水具有水量大，水质变化大，色度和有机污染物浓度高，可生化性差等特点，因而如何降解印染废水是一个亟待
解决的重大问题。半导体超细微粒如ＴＯ … 、ｄ＿等在光照下产生强烈的氧化作用，把水中许多难ｉ２ＣＳ２Ｊ能分解有毒污染物氧化为Ｃ２ＨＯ等无机物，Ｏ、２分解速度快，除净度高，用前景广阔。其中ＴＯ应ｉ２因其光稳
种偶氮染料进行了催化降解实验，分析了光催并
化降解的影响因素、动力学行为以及偶氮染料脱色的影响机制。
图１光催化降解反应原理示意图
１实验部分
１．主要仪器和试剂１
仪器：ｖ７４型紫Ｊｇ见分光光度计（海分析仪器总厂）ＮＣ３型光化学反应仪（京大学）Ｕ．５＇ｌ－上；Ｄ．南；３０中压汞灯（京特种灯泡厂）六联万用电热器；Ｙ．０Ｗ南；Ｑ８１型气体取样泵；Ｇ２Ａ型全自动加码电光Ｔ３８分析天平。试剂：ｉ２浓ＨＳ４Ａ２Ｏ；２ｒ７硫酸亚铁铵；亚铁灵试剂等（ＴＯ；２Ｏ；ｇＳ４ＫＣ２；０试以上均为分析纯）。偶

偶氮染料废水的脱色降解及机理研究的开题报告

偶氮染料废水的脱色降解及机理研究的开题报告一、研究背景偶氮染料是一类重要的有机染料，但是它们在染料生产、着色和印染过程中产生的废水含有大量的有机物和色素，对水环境造成严重污染。

如何高效地处理偶氮染料废水成为了环保领域一个急需解决的问题。

二、研究目的和意义本研究旨在探究偶氮染料废水的脱色降解机理及方法，寻求可持续、高效的废水处理技术，旨在实现偶氮染料废水的绿色处理，为水环境保护做出贡献。

三、研究内容与方法1. 研究偶氮染料废水的物化性质，包括pH值、COD、浊度、色度等指标。

2. 采用辐射氧化、Fenton氧化等现代水处理技术，对偶氮染料废水进行脱色、降解。

分析处理后样品的各项指标变化，探讨操作条件对处理效果的影响。

3. 利用UV-Vis、FTIR、GC-MS等手段，对处理前后的废水进行分析，探讨脱色降解机理。

四、研究预期结果和意义1. 确定一种可行的偶氮染料废水处理方法，实现对偶氮染料废水的高效处理。

2. 探究偶氮染料废水的脱色降解机理，为进一步研究提供参考。

3. 为绿色化生产提供技术支持，促进我国染料行业的可持续发展。

四、研究进度安排第一阶段（1-3周）：阅读国内外文献，熟悉研究热点、研究现状和相关技术。

第二阶段（4-6周）：实验前的准备工作，包括收集废水样品、测定物化性质和采购实验所需的试剂和器材。

第三阶段（7-12周）：进行实验，采用现代水处理技术处理偶氮染料废水，分析处理效果和机理。

第四阶段（13-15周）：对实验结果进行分析，撰写开题报告。

五、预期成果完成有关偶氮染料废水处理的研究，并结合相关技术和机理，取得相关实验成果，明确制定下一步实验计划和研究方向。

211171517_降解偶氮染料嗜盐菌的分离、降解特性及机制

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期降解偶氮染料嗜盐菌的分离、降解特性及机制田芳1，郭光1，丁克强1，杨凤1，刘翀2，王慧雅1（1 南京工程学院环境工程学院, 江苏南京 211167；2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081）摘要：高盐限制了普通微生物处理印染废水的效果，分离嗜盐微生物对于提高高盐印染废水的处理效率，具有重要的应用价值。

本研究从印染废水的活性污泥中，分离了一株降解酸性金黄G 的菌株，通过16S rDNA 对该菌进行鉴定，并研究了其降解机理。

结果表明，该菌与Exiguobaterium strain ACCC11618同源性最高，属于微小杆菌属。

该菌在5%盐度下，8h 内对100mg/L 的酸性金黄G 脱色95%以上。

最佳脱色条件是30℃下，pH=7，5%盐度，以酵母粉作为碳源。

偶氮还原酶、NADH-DCIP 酶是主要的降解酶，盐度抑制了这两种酶的活性。

酸性金黄G 的偶氮键对称断裂成4-氨基苯磺酸和对氨基二苯胺，进一步降解为二苯胺、苯胺、2-庚酮肟等，降解后产物毒性降低。

菌株对不同浓度的酸性金黄G 具有耐受性，具有良好的应用潜力。

该研究以期为嗜盐菌处理高盐印染废水提供菌种资源和理论依据。

关键词：偶氮染料；分离；脱色；酸性金黄G ；嗜盐菌中图分类号：X170 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）04-2115-07Isolation of halophilic bacterium and their decolorization characteristicsand mechanism of azo dyesTIAN Fang 1，GUO Guang 1，DING Keqiang 1，YANG Feng 1，LIU Chong 2，WANG Huiya 1(1 College of Environmental Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, Jiangsu, China; 2 Institute ofEnvironment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)Abstract: High salinity in textile wastewater limited the application of biological method in textile wastewater. Isolation of halophilic microorganisms is important for improving the treatment efficiency of high salinity textile wastewater. A strain was isolated from active sludge of textile wastewater, which can decolorize metanil yellow. The bacteria were identified by 16S rDNA. The degradation mechanism was analyzed. The results showed the bacteria had the highest homology with Exiguobaterium strain ACCC11618 and belong to the genus. At 5% salinity, more than 95% metanil yellow was decolorized by S2 within 8h. The optimum decolorization condition was 5% salinity, pH 7, at 30℃, and yeast powder as carbon source. Azo reductase and NADH-DCIP are the main degrading enzymes. Salinity inhibits the activity of these two enzymes. The azo bond of metanil yellow was symmetrically broken into 4-aminobenzene sulfonic acid and p -aminobenzidine, which further degraded into diphenylamine, aniline, and 2-heptanone oxime. The toxicity was decreased after decolorization. The strain could decolorize metanil yellow at different研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1092收稿日期：2022-06-10；修改稿日期：2022-09-26。

偶氮染料降解机制

偶氮染料降解机制
答案：
偶氮染料的降解机制主要包括吸附脱色、酶降解以及两者的共同作用。

偶氮染料的降解主要通过微生物进行，这些微生物包括藻类、酵母菌、丝状真菌以及细菌等。

微生物的吸附性能主要取决于菌体表面所含的蛋白质、脂质、糖类等大分子物质，以及分子上所含的多种功能基团，如氨基、羧基、羟基、磷酸盐及其他带电荷基团。

这些基团通过极性作用、氢键、静电作用以及成键作用将偶氮染料吸附于细胞壁上。

适当的预处理能够优化微生物的吸附性能，如对微生物进行灭菌，添加酸、甲醛、NaOH、NaHCO3或CaCl2等物质，能够改变细胞的表面性能，增加吸附性能的结合位点。

在有氧条件下，偶氮染料的降解基本认为是由特异性酶催化完成的，这些酶是非黄素依赖的偶氮还原酶。

在好氧微生物中，偶氮还原酶和辅助因子存在的条件下，能够还原偶氮化合物产生芳香胺类物质，然后芳香胺类物质在好氧条件下进一步被微生物降解。

此外，一些具有偶氮染料还原能力的外酶，如木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)以及漆酶也是从微生物中分离出来的，这些酶具有相似的降解机制。

综上所述，偶氮染料的降解机制涉及微生物的吸附作用和酶降解作用，其中吸附作用主要通过微生物表面的大分子物质和功能基团实现，而酶降解则依赖于特异性酶的作用，将偶氮染料还原为更小的分子，进而被微生物进一步降解或矿化。

这两种机制的共同作用有效地促进了偶氮染料的降解过程。

偶氮染料甲基橙的降解研究综述

中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１００８— ０２１Ｘ（２０１７）０６—０１５７— ０２
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＡｚｏＤｙｅＭｅｔｈｙｌＯｒａｎｇｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ；ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙ；ａｇｚｏｄｙｅ
偶氮染料是合成染料中品种和数量最多的一类，约占一半以上。如果偶氮染料降解处理不好，则偶氮染料污染物将随废水直接排放到水里，由于污染物含量高、污染性强、碱性大、水质变化大、可生化性较差等特点将大大破坏生态环境，从而进
技术的降解效果均能达到９０％以上。光催化技术主要侧重于紫外及自然光源降解及催化剂种类对降解技术的影响；超声与微波技术则
更侧重于仪器的性能研究；电化学显著特点是降解产物为更彻底更无害的气体，但耗费电能，制约其发展。
关键词：甲基橙；降解技术：偶氮染料
一
了半导体催化剂ＺｎＯ对光催化降解甲基橙的动力学行为。得出了在半导体催化剂的作用下，降解效果较好，而且通过对温度对降解效果的比较，得出温度对本反应影响不大，因此半导体催化剂降低了对能源的要求，这也说明ＺｎＯ在降解甲基橙有
第６期
张静玉，等：偶氮染料甲基橙的降解研究综述
・１５ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ７・

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CWPO降解偶氮染料研究1 引言催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)因其具有净化效率高、工艺流程简单、占地面积小等特点，已经被广泛应用于高浓度、难降解有机废水处理领域.其通过在废水中加入H2O2作氧化剂，在催化剂的作用下产生· OH，氧化破坏有机物分子的结构，达到理想降解目的.通常CWPO对反应温度和反应压力有一定的限制，研究者通过加热水相提高反应界面温度，改变催化剂表面活性，实现对有机物的高效降解.但传统加热液相的方法在热量传递过程中损耗较大，催化材料的活性组分容易流失，容易腐蚀反应设备，且不利于能量的蓄积.因此，开发一种常温常压下高效降解有机物的工艺技术具有重要的研究价值与实际意义.感应热固定床(IHFB)作为新型热传递方式下非均相反应器，利用感应加热铁磁材料将热量传递至液相，形成固液相界面高温微反应区，使有机物在常温常压下实现低能高效降解.将感应加热技术结合CWPO处理染料废水，既能满足CWPO反应所需温度和压力，减少对加热设备的要求，实现常温常压催化降解染料分子;又能减少热量传递过程中的损耗，是一种很有应用前景的水处理工艺.目前以感应热为基础的CWPO污水处理技术还未见文献报道.本研究将构建基于感应热固定床的CWPO工艺(iCWPO).实验选用磁性良好的海绵铁为感应内核，以淀粉为碳源，对海绵铁进行表面包覆.一是防止海绵铁表面Fe0在反应中以Fe2+和Fe3+的形式絮凝流失，减少出水的二次污染;二是有利于活性金属在其表面均匀分散.以碳包覆海绵铁为载体，通过浸渍焙烧法制备出活性催化剂(以下简称mNiO/C材料).并通过动态柱实验，分析感应热条件促进催化剂降解偶氮染料直接紫D-BL模拟废水的作用机理.2 材料与方法2.1 iCWPO反应器的组建海绵铁固定床：玻璃材质，内径16 mm，顶端及底部均设置温度计以测定进出水温度.柱内填充mNiO/C材料，以一定流速底部进水.固定床底部装有玻璃棉担载海绵铁并隔绝热量向进水方向流失.柱外设有保温层，尽量减小外部线圈电阻发热与柱内海绵铁感应热的交换.交变磁场输出装置：频率50 kHz，空芯线圈电感15.28 μH，工作电流4.28 A.自制线圈匝数50匝，截面直径为28 mm，高度8.0 cm，漆包线截面直径18 mm.将已制备的海绵铁固定床同心插入线圈，保持滤料不超过线圈高度，固定床与线圈相对位置不变.将海绵铁固定床和交变磁场输出装置组合，用于iCWPO处理染料废水的实验，反应装置图如图 1所示.图 1 感应热固定床处理染料废水装置2.2 材料的制备催化剂的制备以海绵铁为感应内核，淀粉为碳源，按一定铁碳比浸渍24 h后烘干，并在N2 保护下于500 ℃焙烧制得催化剂载体，为使海绵铁包覆完全，重复以上步骤3次.以0.2 mol · L-1 Ni(NO3)2溶液为浸渍液，按一定固液比浸渍载体，在105 ℃下烘干，并于N2保护下500 ℃即得到以海绵铁为感应内核、C为载体的负镍催化剂，记为mNiO/C.iCWPO反应器中海绵铁感应热量采用热交换法.染料废水处理实验：用去离子水配制初始浓度为100 mg · L-1的直接紫D-BL溶液为模拟染料废水，在固定床内填充mNiO/C材料，废水中加入定量30% H2O2并以一定流速通过反应器，开始出水时开启感应热设备，并间隔一定时间采集出水测定其浓度.直接紫D-BL溶液吸收波长扫描采用紫外-可见分光光度计(TU-1901，北京普析通用仪器有限公司).染料浓度采用分光光度法检测，在554 nm处测量溶液吸光度，分子式见图 2.染料去除率通过式(1)计算式中，Qe为染料的去除率;c0，c分别为处理前后染料模拟废水的浓度(mg · L-1).图 2 直接紫D-BL染料分子结构式3 结果与讨论3.1 iCWPO处理染料废水机理探讨3.1.1 iCWPO机理分析图 3为iCWPO微观作用方式图.从图 3可以看出，iCWPO催化剂由感应内核、C包覆层和表面活性金属3部分组成.表面C层作为催化剂载体，具有发达的孔隙结构，能有效克服金属元素局部负载等缺点，为活性金属在其表面均匀分散提供活性反应位点;二是碳具有一定的隔热性能，可减少热量在传递过程中的散失，有利于能量的蓄积.海绵铁仅作为感应内核在交变磁场下感应发热，提供CWPO反应所需的温度，代替传统加热水相获得热量的途径.染料废水通过反应器，与高温产热的催化剂颗粒充分接触，形成无数固液界面高温微反应区.催化剂表面活性金属在微反应区高温条件下，诱导H2O2有效分解产生· OH，· OH可以直接攻击发色基团，打开染料发色官能团的不饱和键，使染料分子氧化分解.图 3 感应热下废水处理的微反应结构热传递示意图3.1.2 传统CWPO与iCWPO比较称取30.00 g mNiO/C材料填充于感应热固定床内，设置进水流量420 mL · h-1，进水水温30 ℃，进水染料中双氧水投加量为10.00 g · L-1.考察此运行条件下CWPO和iCWPO 处理染料废水的降解效率，实验结果如图 4所示.图 4 传统CWPO与iCWPO处理效果的对比(A工况：不投加H2O2，恒温30 ℃;B工况：投加H2O2，恒温30 ℃;C工况：投加H2O2，传统供热60 ℃;D工况：投加H2O2，感应供热60℃)从图 4可知，A、B、C、D不同工况对染料降解效率有很大的差异.A工况表明mNiO/C 材料在没有H2O2参与反应的条件下，染料降解率仅为6.39%，由此表明mNiO/C材料必须在H2O2参与反应的前提下才能获得· OH，表现出良好的催化性能.B工况虽H2O2参与反应，但反应温度太低，H2O2有效分解产生· OH的量较小，因而对染料的降解效果不理想，去除率约为41.93%.C工况通过传统加热水相，将温度升至60 ℃，染料去除率增加至52.56%.温度的升高可加速H2O2分解产生· OH的速率，有利于染料废水的降解，这与前人的研究结果一致.D工况用感应热代替传统加热作用于染料废水，染料的降解率同比增加了22.51%.通过对比实验发现，iCWPO工艺明显优于传统CWPO工艺.在传统CWPO反应器中，能量传递过程为能量发生设备→水相→颗粒催化剂，在传递过程中能量的损耗较大且达到颗粒催化剂表面时温度低，未能达到CWPO所需理想温度.而iCWPO改变了能量的传递方式，使能量由能量发生设备→颗粒催化剂→水相.D工况由于催化剂在感应热作用下产生了较高的热量，废水流经颗粒表面时形成局部高温微反应区，增大了活性金属Ni催化H2O2分解产生· OH 的能力，大量的· OH与有机物RH反应生成游离基R ，最终被氧化生成CO2和H2O.其反应方程式如下：3.1.3 mNiO/C反应前后的SEM-EDS表征图 5为mNiO/C在iCWPO反应器中与直接紫D-BL反应前后的电镜扫描图.处理前(图 5a)中可以看出，mNiO/C表面有许多微空隙的疏松结构且有明显分层现象，且孔径分布均匀，有利于催化金属Ni在其表面负载，也有利于CWPO工艺运行时的物质和能量交换.处理后(图5b)材料表面被一层致密物覆盖，经推断，可能是染料反应后生成的残渣所致.mNiO/C在iCWPO反应器中与直接紫D-BL废水反应后，mNiO/C内部结构并未发生明显变化，由此推断mNiO/C催化还原直接紫D-BL反应是通过氧化镍的催化作用.再对mNiO/C反应前后进行X射线能谱分析，结果显示，镍元素和氧元素其在反应前后未发生明显变化，这一结果与SEM的表征相符.图 5 不同形态海绵铁的SEM(a. 处理前，b.处理后)3.1.4 不同形态海绵铁的X衍射图谱分析图 6为不同形态海绵铁的X衍射图谱.原海绵铁X衍射图谱中杂峰较多，表明海绵铁矿相比较复杂.在2θ为29.92°、35.68°处为Fe3O4特征衍射峰，2θ为44.74°处为单质铁的特征衍射峰.处理前的mNiO/C材料经jade软件对照及相关文献分析，26.64°处为C的衍射峰，在高温焙烧下C被石墨原子化，因此C的特征峰较为明显.40.28°和62.72°处为NiO 的衍射峰.mNiO/C处理前后对照，衍射峰并无明显变化，说明催化剂在反应器中损耗较小.利用原子吸收分光光度法对出水中溶出Ni进行了检测，均低于检出限，说明Ni在C层上负载形态较稳定.并对mNiO/C进行了重复性实验，均取得了较好的处理效果.图 6 不同形态海绵铁的X衍射图谱3.1.5 mNiO/C反应前和反应后UV-Vis分析以mNiO/C为催化剂，H2O2为氧化剂，在常温常压下对iCWPO和传统CWPO处理后的模拟直接紫D-BL溶液进行紫外-可见光谱扫描，结果如图 7所示.图 7 出水UV-vis吸收光谱直接紫D-BL溶液在可见光区的最大吸收波长位于554 nm处;紫外区的最大吸收波长位于220 nm处.可见光区的吸收峰归因于直接紫的偶氮体结构，紫外区的吸收峰归因于直接紫的苯环结构.通过图 7对比分析可知，iCWPO处理后的直接紫D-BL在554 nm处的吸收峰很弱，说明直接紫染料的N N键已基本断裂;在220 nm处苯环的吸收峰减弱，说明苯环结构在高能量诱导下也有所破换.但传统CWPO对偶氮体降解效果不明显，对苯环结构几乎无降解作用.这说明感应热条件下材料表面高温诱发H2O2有效分解为· OH，破坏染料结构，达到降解目的.3.2 进水对iCWPO处理染料废水的影响3.2.1 进水H2O2投加量固定床填充30.00 g mNiO/C材料，设定进水流量420 mL · h-1，进水水温30 ℃，考察进水中30% H2O2投加量对感应热固定床降解染料废水的影响.待出水水质稳定后取样检测水中染料的残余浓度，实验结果如图 8所示.图 8 H2O2投加量对iCWPO除染料废水的影响图 8显示进水中H2O2投加量对mNiO/C催化降解染料废水影响显著.当H2O2的投加量为0时，即单催化剂的效果微乎其微.随着H2O2投加量的增加，染料的去除率不断上升，说明H2O2的加入，并非仅仅是直接氧化，而是利用其在催化剂表面产生· OH而实现间接强氧化.当进水中H2O2投加量增加至15 mL · L-1时，染料的去除率达到78.79%，继续增加H2O2投加量，出水效果变化不明显.实验表明过量的H2O2并不能提高对染料的去除率，这是因为过量的H2O2能与· OH发生以下反应：H2O2+ · OH→HO2 · + H2O而HO2 ·与H2O2进一步反应HO2 · + H2O2→ H2O+· OH即由于· OH过量而发生自身反应消耗，所以继续增大进水中H2O2的投加量既导致H2O2自身无效分解又增加了废水处理成本.实验对出水中是否残留· OH进行了验证，取H2O2投加量为20 g · L-1处理后的废水50 mL，测得染料残余浓度为23.05 mg · L-1，投加2.00g催化剂在恒温振荡器中静态处理2 h后测得染料残余浓度为9.13 mg · L-1，较处理前有明显降低，与前人结论一致.本实验选择H2O2投加量为15 mL · L-1.3.2.2 初始pH通过HCl和NaOH溶液调节染料废水酸度，考察进水pH对iCWPO降解染料废水的影响.经测定，未调节酸度的染料废水初始pH为7.10，实验结果如图 9所示.图 9 不同初始pH值染料废水去除率的变化从图 9可以看出，染料初始pH对iCWPO反应器降解染料废水有较大的影响.进水pH在酸性范围内，与进水pH为7.10的条件相比，其出水染料的残余浓度较低，说明酸性环境对iCWPO除染料废水有促进作用.前人研究表明，pH主要影响催化湿式的反应历程和活性金属的溶出.pH值过低时，出水pH也会相应增大，不仅不能节约成本，还会造成二次污染.进水pH在碱性范围时，出水效果下降较快，说明碱性环境不利于CWPO降解染料废水.在pH值为4.65时，iCWPO对染料的去除率达80%以上，因此，染料废水的iCWPO可在弱酸条件下进行.3.2.3 间歇式感应供热条件iCWPO对直接紫染料废水表现出较好的去除效果，验证了在新型能量传递方式下，固液相界面微反应区的高温环境更有利于CWPO法处理印染废水.为了实现对染料废水低能高效降解，充分利用感应热量，实验采取间歇式感应热供能对染料废水进行催化湿式降解.以自来水为进水，初始水温21.9℃，记录感应热条件下出水水温的变化情况.在0~5 min出水升温较快，10 min后达到温度平衡，15 min后开始间歇1 min供热，其出水温度变化如图 10所示.图 10 出水温度随感应热变化特性在间歇感应供热时，固定床的出水水温上下波动，但均能在较短的时间内上升到较高的温度，这为间歇性感应供热降解染料废水提供了理论基础.由于催化剂在感应产热传热的过程中，催化剂表面C层具有一定的隔热性能，防止能量迅速散失，有利于能量的蓄积，使得海绵铁感应产热后部分能量可以持续作用于固液相界面.因而在关闭感应热设备后，活性C 层蓄积的能量仍可继续传递至催化剂表面，维持CWPO反应所需温度.现以直接紫D-BL废水为进水，考察不同间歇时间iCWPO对染料的去除率的影响，实验结果如图 11所示.图 11 间歇供能对iCWPO除染料废水的影响(A工况：连续感应供热;B工况：感应供热2 min停热1 min; C工况：感应供热1 min停热1 min; D工况：感应供热1 min停热2 min)实验结果显示，A、B、C工况下的iCWPO运行对比发现出水效果相近，说明在可行时间差范围内，间歇供热处理染料废水得以实现.D出水效果较差，未能实现较好的降解效果，可能是间歇时间太长，温度太低影响了· OH的生成速率，从而影响了对染料的催化降解.B 与C同属间歇供热，两者均能在固定床中达到较好的出水效果，其去除率分别为74.97%和71.86%，但从能量供应的角度看，C比A节约了整体供能的1/2，B比A节约了整体供能的1/3.两者对比，在染料去除率相差较小的情况下，感应加热处理1 min间歇处理1 min在提高能量利用率的同时，处理成本将会下降一半左右.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。