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10316522

外文出处：

JournalofDonghuaUniversity

（用外文写）

（End.Ed.）Vol.20no.1（2003）

附件：

1.外文资料翻译译文；

2.外文原文。

指导教师评语：

年

月

日

签名：

注：

请将该封面与附件装订成册。

附件1：

外文资料翻译译文

Fenton试剂氧化处理活性染料的研究

摘要：

采用Fenton试剂对活性艳红K-2RL,H-E2R,X-6B1Y,HE-4G,X-3B,K-2R,H-E7B,X-4RNandS-F3B9种染料所配水样进行处理，染料浓度为400mg/L时，FeSO4浓度为100-180mg/L，H2O2浓度为200-400mg/L，H2O2和Fe2+化学计量数为1：

9-1：

12之间）在pH=3，反应时间1h，温度25oC，色度去除达95%以上，COD去除率65-85%；

通过反应前后的UV/VIS光谱图的比较，进一步表明：

Fenton试剂对这9种活性染料有比较理想的降解效果。

关键词:

活性染料,化学氧化法,紫外/可见,吸收光谱

前言

Fenton试剂，即H2O2和Fe2+的复合而产生的一种氧化能力很强的氧化剂。

R.O.C.Norman和Walling的研究表明Fenton试剂氧化有机物的反应是通过H2O2和Fe2+作用，产生羟自由基HO而进行的游离基反应。

由于其具有极强的氧化能力，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的处理。

印染废水的特点是水质、水量和水温变化幅度较大，色度大和COD值高。

絮凝沉降处理印染废水对疏水性染料，摩尔质量较大的染料是有效的，但对摩尔质量小，水溶性好的酸性染料、直接染料和活性染料效果不佳，而很多染料又是生物难降解或生物毒性较大；

戴树桂等人就部分染料的可生化性与其化学结构之间的构效关系进行了研究，结果表明染料的可生化性与其结构关系密切；

活性艳红X-3B生物降解性较低，降解率仅为40%左右，聚合铝混凝效果也较差。

本文利用Fenton试剂对活性艳红K-2RL,H-E2R,X-6B1Y,HE-4G,X-3B,K-2R,H-E7B,X-4RNandS-F3B9种染料进行氧化处理，以色度和COD去除率为检测指标，摸索最佳处理条件;

比较反应前后的UV/VIS光谱，以初步确证Fenton试剂对这些染料的处理效果。

材料与方法

活性艳红K-2RL,H-E2R,X-6B1Y,HE-4G,X-3B,K-2R,H-E7B,X-4RNandS-F3B（工业纯级,天津染厂）,吸收光谱的9种活性染料水溶液用UV-2501PC紫外-可见分光光度计（日本岛津）.然后用721分光光度计（上海分析仪厂）测定。

方法：

用连续波长扫描法测定处理前各种染液的200-800nm的吸收光谱；

在可见区最大吸收波长下做吸光度-浓度工作曲线；

于50mL比色管中，按预设浓度加入计算量的FeSO4溶液，加入2000mg/L染料液，稀释至刻度，浓度为400mg/L；

调所需pH值，水浴控温，投入计算量的H2O2溶液，混匀，反应至所设定时间，用浓NaOH溶液终止反应，调pH值8-9，静置适当时间，取上清液在最大吸收波长处测吸光度；

准确吸取2.5mL测COD值；

同时做200-800nm的吸收光谱曲线。

色度去除率=（反应前后最大吸收波长处的吸光度差8/反应前的吸光度）*100%

结果与讨论

1pH值对色度和COD去除的影响

由图1和图2可以看出，pH值为3-5之间Fenton试剂（在FeSO4120mg/L、H2O2300mg/L、反应温度25oC和反应时间1h的条件下）对9种染料的降解效果较好，色度去除达90%以上，COD去除在40%-80%之间，pH值为3时取得最佳去除效果，9种染液COD去除均达60%以上，并且在试验中观察到该pH值下，色度去除速率最快。

一般认为Fenton试剂通过催化分解产生羟自由基进攻有机物分子，并使其矿化为H2O和CO2等无机物质，由反应Fe2++H2O2→Fe3++·

OH+OH-

（1），Fe3++H2O2→Fe2++HO2·

+H+

（2），可知pH值升高，将抑制羟自由基的产生，且pH值高于6，Fe2+将形成Fe（OH）3沉淀或铁的复杂络合物，使反应

（1）不能产生足够量的羟自由基，因此去除率较低；

而pH值过低（小于2）又会使反应

（2）受阻，Fe3+较难还原为Fe2+，使去除率也有所降低，反应最佳的pH为3，考虑到工程上的实际应用pH值可以调节在3-5之间。

2H2O2投量对去除的影响

在FeSO4120mg/L,，温度25oC，时间1h，pH为3时，考察H2O2投量对去除效果的影响，由图3和4可以看出随着H2O2投量从0增至200mg/l,时，9种染料的去除率迅速增高，在H2O2浓度达到’200-400mg/L之间时，各种染料色度和COD的去除率分别达90%和60%以上，随染料分子结构不同降解效果略有差异，而后去除率增幅不大甚至下降。

这可被理解为在H2O2浓度较低时，H2O2的浓度上升产生羟自由基量增加，故去除能力增强；

当H2O2浓度过高时，将Fe2+氧化成Fe3+，而使氧化在Fe3+的催化下进行，降低了羟自由基的产生效率，且过量的H2O2也使出水的COD有所增高；

H2O2投量过大并不会显著提高去除率，反而会增加处理成本，因此根据染料的不同H2O2投量应控制在200-400mg/L之间。

3Fe2+的投量对去除的影响

反应

（1）说明Fe2+是催化产生羟自由基的必要条件，在确定H2O2投量后，摸索FeSO4投量对染液降解的影响。

由图5和6可知FeSO4浓度较低（小于100mg/L）时，随Fe2+浓度的升高，催化能力逐渐增强，对色度和COD去除率增加；

FeSO4浓度100-180mg/L时，各种染料色度和COD的去除可达95%和60%以上；

当FeSO4浓度超过180mg/L时，色度和COD去除率下降；

这可能由于Fe2+浓度过高一方面使反应

（1）过快地产生羟自由基，尚来不及与染料分子反应就已发生湮灭，使降解效率下降，另一方面过多的Fe2+会被H2O2氧化为Fe3+，消耗了药剂且使出水色度增高；

所以FeSO4投量应严格控制，在本试验中根据染料不同控制于100-180mg/L之间，不宜过高。

4反应时间对降解的影响

根据前述研究结果，当FeSO4/H2O2的最佳投量为X-3B为100/200，K-2R为150/400，H-E7B为125/300，X-4RN为120/320，S-F3B为180/400mg/L，温度25oC，pH=3，考察时间对去除的影响。

由图7和8可见Fenton试剂与染料分子反应速率较快，20min后各种染液色度去除达;

85%-100%，COD在投药后40min后基本维持恒定，去除率60-80%，说明废水与药剂混合后不必在反应器中停留过长时间，1h可以反应完全，对工程实际非常有意义。

5反应温度对降解的影响

按所确定的各染液FeSO4/H2O2的最佳投量，pH值，反应时间，考察反应温度对染液降解效果的影响，由图9和10可见反应温度由25oC增高至75oC，色度和COD的去除率逐渐增加，但增幅不大；

温度高于75oC后去除率反而降低，可能是因为温度升高H2O2分解为H2O和O2加快，使降解效率下降；

可见在25-75oC的较宽温度范围内能够取得满意降解效果，故本试验中温度控于25oC，色度去除95%以上，COD的去除率60-80%。

6活性染料被Fenton试剂处理前后UV/VIS吸收光谱的分析

处理之前活性S-F3BI位于290.8和543.6nm的吸收以及活性艳红X-3B位于240.2，539.4，282.8，和315.2，在处理后全部消失；

同时，对活性K-2H、H-E7B和X-4RN染料处理前后UV/VIS吸收光谱也进行测定，结果表明处理前的K-2R位于225.4和393.2nm;

吸收，H-E7B位于217.8、288.8和543.8nm处的吸收以及X-4RN位于227.2和413.4nm处的吸收，在处理后也全部消失。

这些结果说明：

UV/VIS光区已无N=N双键，及芳香结构的特征吸收，说明分子结构中的这部分结构已被Fenton试剂彻底破坏，可能生成了甲酸，乙酸等有机小分子，甚至是矿化为CO2和H2O，对反应的产物还有待进一步的研究；

此外，在反应结束调节<

pH值8-9，利用OH-与Fe3+和Fe2+生成Fe（OH）3和铁的复杂络合物形成的絮凝作用对染料和反应产物也有一定的去除作用。

结论

（1）当9种活性染料浓度分别为400mg/L时，在pH值为3，温度25oC，FeSO4浓度为100-180mg/L，H2O2浓度为200-400mg/L（Fe2+与,H2O2化学计量数为1：

12，投药1h后即可反应完全，色度去除达95%以上，处理后出水澄清透明，COD去除率65%-85%。

（2）Fenton试剂对该9种活性染料处理前后的UV/VIS吸收光谱进一步表明：

该Fenton试剂对这9种活性染料处理效果是令人满意的。

附件2：

外文原文