零价铁氧化亚硫酸钠体系降解酸性橙废水的研究*

艾罗艳,刘欣欣, 任天成

(1 南昌工学院人居环境学院，江西 南昌 330108；2 江西省交通科学研究院，江西 南昌 330200)

本试验以模拟酸性橙废水中AO7为研究对象，分析Fe0-Na2SO3体系对AO7的降解效果，探究高盐环境下零价铁与亚硫酸钠的协调处理效率。

1 实 验

1.1 实验试剂

AO7，亚硫酸钠(Na2SO3，≥97%)，国药集团化学试剂有限公司；氯化钠(NaCl，≥99.5%)，国药集团化学试剂有限公司；硫酸(H2SO4，95%～98%)，国药集团化学试剂有限公司；还原铁粉，国药集团化学试剂有限公司。实验所用溶液均采用超纯水配置。

1.2 实验仪器设备

Hitachi U-2910紫外可见分光光度计，日立hitachi；EASY pure II超纯水仪，Thermo Scientific；AL204天平，梅特勒；84-1A磁力搅拌器，上海司乐仪器有限公司。

1.3 实验方法

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)储备液10 mmol/L。加入一定量的AO7溶液和还原性铁粉配置成50 mL反应液，利用1 M的硫酸溶液调节溶液的pH值，最后加入亚硫酸钠溶液反应并开始计时。用磁力搅拌器连续搅拌，使反应在有氧条件下进行。在选定的时间间隔中(0、10、20、30、40、50、60分钟)，用移液枪吸取定量的反应液，并用紫外分光光度计测定其吸光度，探究AO7的降解效果。实验采取两组平行样，结果取其平均值。

2 结果与讨论

2.1 AO7的测定

本次实验所选取的污染物质为AO7，超纯水作为空白对照。将AO7放入1 cm的石英比色皿中，在分光光度计波长范围为200～600 nm中进行全波扫描。结果如图1所示，AO7在波长为484 nm，310 nm，254 nm以及230 nm处都有很明显的吸收峰。萘环和苯环结构在紫外扫描中的吸收峰也约在310 nm，254 nm以及230 nm附近。为防止干扰，选择484 nm作为AO7的特征吸收峰，在测定其浓度时，将紫外检测波长设置为484 nm。

图1 AO7紫外可见吸收光谱图

2.2 Na2SO3浓度对AO7降解速率的影响

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

图2 反应机理

图3 Na2SO3浓度对AO7降解效果的影响。

2.3 零价铁用量对AO7降解效果的影响

分别选择零价铁浓度为0.02 g/L, 0.06 g/L, 0.1 g/L和0.2 g/L，结果如图4所示，没有零价铁存在的条件下，Na2SO3本身是无法降解AO7的。当零价铁浓度增加时，反应速率和降解效果并没有明显的变化。这表明零价铁的浓度对于Fe0/Na2SO3体系降解AO7的效果影响不大。

图4 零价铁剂量对AO7降解效果的影响。

2.4 初始pH值对AO7降解效果的影响

Fe0和Na2SO3本身对pH比较敏感，因此反应初始pH在对AO7降解过程中的影响也是至关重要的。由于Fe0在碱性条件下基本失去活性，故调节溶液pH值的范围为2.0～6.0，结果如图5所示，当溶液的pH值为2.0时，AO7在60 min内的降解率为78%。pH值增加至6时，AO7的降解效率减少至9%，基本无降解效果，主要原因可能是溶液酸性越强，依照化学反应平衡原理，反应自发的向正方向进行，溶液中产生的活性自由基的浓度增加。pH为中性条件下，零价铁的活性变弱，降解效率下降。

图5 初始pH值对AO7降解效果的影响。

2.5 外加Cl-浓度对AO7降解效果的影响

图6 外加氯离子浓度对AO7降解效果的影响。

氯离子浓度变化范围为0～300 mmol/L，结果如图6所示，外加氯离子对Fe0/Na2SO3体系降解AO7的反应速率影响很小，极高浓度的氯离子才会对反应表现出一定的抑制作用。根据对-ln(C/C0)拟合发现反应符合准一级反应动力学。为了进一步说明外加氯离子对反应的影响，我们计算出其准一级反应速率常数k，结果如图7所示，Cl-的存在对AO7降解速率的影响较小。

图7 外加氯离子对AO7降解效果影响的反应速率常数

3 结 论