[摘 要] 本文在前人探索的基础上用铜盐改性锌粉对印染废水进行脱色处理，试验用水用酸性黑进行配制，初始色度为2500倍。制备铜盐改性锌粉材料的条件为，锌粉与铜盐按1g：25mL的比例反应30min，其中氯化铜浓度为0.01mol/L。通过对浸泡时间、处理时间、氯化铜溶液浸泡浓度、pH及共存离子（Cl-和SO42+）等影响脱色效果的因素进行试验可知，经铜盐改性后的锌粉对印染废水的去除率明显高于纯锌粉，印染废水色度去除率可由62.8%增至88.3%；最佳反应条件为：在pH=4的酸性条件下反应，HRT=2h时，印染废水脱色率可达到96.9%；氯离子的存在对废水脱色并无明显影响；低浓度硫酸根离子的存在对废水脱色率也无影响；但当硫酸根离子浓度高于0.75g/L时，对脱色率影响较大。

[关键词] 色度 锌粉 铜盐改性 印染废水

中图分类号：X730.3

印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等[1]。目前用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法，而废水处理中的预处理主要是为了改善废水水质，去除悬浮物及可直接沉降的杂质，调节废水水质及水量、降低废水温度等，提高废水处理的整体效果，确保整个处理系统的稳定性，因此预处理在印染废水处理中具有极其重要的地位[2]。印染废水的最重要特点之一是色度高，有的可高达4000倍以上[3]。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此研究相关的高效脱色工艺，对于印染废水的处理时十分重要。

本次研究拟选取改性材料这一思路，使得在锌粉表面形成微电池的可操作性增强。另外，由于锌-铜原电池的电势要大于锌-碳原电池，理论上这也使得印染废水色度的去除效果也应有所提高[4]。

3．试验用水及锌粉改性条件

实验用的印染废水是用酸性黑配的，不是真正的印染废水，初始色度为2500倍。制备铜盐改性锌粉材料的条件为：锌粉与铜盐按1g:25mL的比例反应30min，其中氯化铜浓度为0.01mol/L。

4．数据处理

在试验中，对于印染废水的色度去除率的计算，可通过废水吸光度在反应前后的变化与去除率之间的关系算出[6]。公式如下：

Q=1-A/A0

式中：Q—脱色率(去除率)；

A—处理后的吸光度；

A0—原废水吸光度。

1．最佳氯化铜溶液浸泡浓度

由下图可知，随着氯化铜溶液浓度的增大，印染废水中的色度去除率变化趋势为，刚开始迅速增大，到达一个峰值后平缓下降，最终趋于平稳。这是因为锌粉在氯化铜溶液中不断置换吸附溶液中的铜离子，在某一时刻达到最佳浓度配比，原电池效果最好，因此会出现一个峰值，其去除率可达到88.3%。随后，铜继续增加，覆盖了锌，使得处理能力下降，最终趋于平稳。这个峰值所对应的氯化铜浓度是0.01 mol/L。因此，我们选取氯化铜最佳浸泡浓度为0.01 mol/L。

Fig.1 The influence of concentration of CuCl2

2．最佳浸泡时间

从下图可以看出，随着浸泡时间的延长，废水色度去除率逐渐上升，到达一个峰值后逐渐下降。这是因为随着接触时间的延长，锌粉表面吸附的铜的量逐渐增加，在某一时刻锌铜含量达到最佳配比，处理效果最好，出现峰值，其色度去除率可达到93.4%。随后，铜继续增加覆盖了锌，使得处理能力下降。峰值所对应的浸泡时间为30min，所以，取最佳浸泡时间为30min。

Fig.2 The influence of soaking time

3.处理时间的影响

从图3可以看出，随着处理时间的延长，废水色度去除率先是迅速增大，而后趋于平稳。这是因为随着处理时间的增加，酸性黑10B的去除率不断升高，但是反应速率不断下降，这是因为溶液中酸性黑10B的浓度不断下降，使得反应速率减小，从而使去除率增长缓慢，趋于平稳。

4．pH的影响

从图4可以看出，随着废水pH的不断增加，即反应条件从强酸性条件向强碱性过渡的过程中有色物质的去除率在pH=4时出现一个峰值，随后逐渐下降；当废水溶液达到强碱性时(pH=13)又出现一个峰值。之所以出现这种情况是因为，酸性条件下电极反应为主导，在pH=4时达到电极反应的最佳条件，出现峰值。

强碱性条件下，主导反应为絮凝吸附反应，同样可以达到脱色的效果，但反应机理发生了本质的变化。反应后废水的颜色可以很直观的反应这一现象。pH=4时，反应过后废水呈现澄清的淡蓝色，属原废水有色物质被大量分解后呈现的颜色；pH=13时，反应后废水呈现较澄清的淡红色，这是由于材料在强碱性条件下生成了红色的氢氧化锌，从而对溶液颜色产生了影响。

5．共存离子的影响讨论

实际生产过程中产生的印染废水常常含有一些其他离子，这些共存离子可能或多或少会对脱色效果产生一些影响[7]。试验中我们选取氯离子和硫酸根离子为研究对象，分别探讨它们对试验结果的影响。

（1） 氯离子的影响

从图5-1 可以看出：当废水中加入不同浓度的氯离子时，废水色度去除率基本都在97%左右，波动幅度甚微。所以从试验中我们可以得出结论，废水中氯离子的存在对废水脱色并无明显影响。

（2） 硫酸根离子的影响

从图5-2可以看出：当废水中加入低浓度硫酸根离子时，废水的脱色率与空白样差不多都保持在97%左右，基本没变化，但当硫酸根离子浓度大于0.75g/L时，脱色率迅速降低至60%。之后，随着硫酸根离子浓度继续增大，脱色率并无明显变化。由此可见，低浓度硫酸根离子的存在对废水脱色率并无影响；但当硫酸根离子浓度高于0.75 g/L时，对脱色率影响较大。

6．锌粉改性前后比表面积状况对比

锌粉经铜盐改性后比表面积增大，吸附点位增加，解离程度增强。颜色偏深褐色，表面凹凸结构较明显，成数个小团块状分布。吸附饱和后的锌粉已充分解离，比表面积进一步增大，表面凹凸结构已经不是很明显，成分散状态存在。

1.经铜盐改性后的锌粉对印染废水的去除率明显高于纯锌粉，印染废水色度去除率可由62.8%增至88.3%。

2.最佳反应条件为：在pH=4的酸性条件下反应，HRT=2h时，印染废水脱色率可达到96.9%。

3.氯离子的存在对废水脱色并无明显影响；低浓度硫酸根离子的存在对废水脱色率也无影响；但当硫酸根离子浓度高于0.75g/L时，对脱色率影响较大。

参考文献:

[1]戴云松.电解内电解复合电解法处理印染废水[D].华北电力大学，2001.

[2]郑靖.锌屑用于印染废水的脱色处理试验研究[D].西安建筑科技大学硕士学位论文，2005.

[3]黄国华.锌屑法对染料配制废水除色试验研究[D].西安建筑科技大学硕士论文，2004.

[4]张显辉，邹本慧.锌屑在印染废水处理中的应用研究[J].环境科学与管理，2008，33(8)：2-3.

[5]光建新.微电解处理高浓度印染废水的试验研究[D].江苏大学硕士学位论文，2007.

[6]P.Aragonés-Beltrán, J. A. Mendoza-Roca, A. Bes-Piá, M. García-Melón, E. Parra-Ruiz. Application of multicriteria decision analysis to jar-test results for chemicals selection in the physical–chemical treatment of textile wastewater [J]. Journal of Hazardous Materials, 164 (2009), 288–295.

[7] I. Ayhan Sengil，Mahmut ¨ Ozacar.The decolorization of C.I. Reactive Black 5 in aqueous solution by electro-coagulation using sacri?cial zinc electrodes[J].Journal of Hazardous Materials, 161 (2009) , 1369–1376.