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印染废水具有水量大、色度大、有机物含量复杂等特点,是难处理的废水之一。本课题提出一种亚硫酸盐(SO32-)活化过硫酸盐产生硫酸根自由基(SO4-·)的新型活化方式,并考察其处理印染废水的性能和机制。该研究不仅可推动过硫酸盐活化体系的发展,而且为染料废水的深度处理提供可行的技术方案。主要研究结果如下:(1)探索了 SO32-活化过二硫酸盐(S2082-)产生SO4-·的活化机制及氧化机理。以偶氮染料甲基橙(MO)为目标污染物,对SO32-/S2O82-,S2O82-,SO32-三种体系进行降解对比、ESR、UV-vis和FT-IR表征,结果表明,SO32-能显著活化S2O82-产生SO4-·,诱导偶氮上孤对电子向单电子转变,所形成活泼的过渡态迅速与质子结合,破坏MO偶氮双键形成的共轭体系,有较好的脱色降解效果。(2)考察了 SO32-/S2O82-体系的影响因素。结果表明,适量的SO32-会促进S2O82-的活化,强化对MO的降解,当S2O82-过量时会对MO降解起到抑制作用。SO32-/S2O82-体系对初始pH值适应范围较广,在3.0-11.0范围内均有较好的降解效果。在MO初始浓度60 mg/L,初始pH为3.0,n(SO32-)/n(S2O82-)=1:1,投加量均为20 mM、反应时间在300 min时,对MO降解率能达到96.1%。水中常见阴离子氯离子(Cl-)在0-25 mM范围内对MO的降解具有促进效果。不同初始浓度下对MO的降解过程遵循伪二级反应动力学规律,反应动力学常数为1.8212×10-4 min-1-2.4649×10-4 min-1。升高反应温度可以促进体系对MO的降解,根据不同温度下活化过程的反应速率常数(2.6×10-4 min-1-7.2×10-4 min-1)结合Arrhenius公式,得到活化能Ea=44.9 kJ/mol。(3)考察了响应面优化SO32-活化过一硫酸盐(HSO5-)体系降解印染生化尾水及其荧光和分子特性。通过响应面优化得知,SO32-/HSO5-体系对有机物有一定的去除率,对苯胺去除效果尤为显著;影响因子对COD和苯胺处理效果的贡献排序分别为:温度>n(SO32-)/n(HSO5-)>n(HSO5-)>初始pH值和n(HSO5)>n(SO32-)/n(HSO5-)/初始pH值>温度。在实验优化后的最佳条件下(pH=6.8,温度为53℃,SO32-/HSO5-摩尔比为1.6,HSO5-投加量为37.1 mM)反应10 min,出水的COD和苯胺去除率分别为33.05%和90.02%。三维荧光(EEM)揭示芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物是尾水中溶解性有机污染物(DOM)的主要组分,经不同条件下氧化出水中DOM的荧光强度明显降低且性质发生改变,荧光区域标准体积削减了 42.03%-77.67%;同时观察到氧化出水中,荧光峰发生了蓝移现象,推测尾水中稠环芳烃已被分解成小分子,并且共轭基团和芳香环数量减少;凝胶渗透色谱(GPC)进一步发现,印染尾水DOM中大分子(0.45μm-100 kDa)物质比例为41%,中等分子(12-100 kDa)物质的比例为48.9%,峰值分子量(Mp)为56.324 kDa,Mw/Mn=2.168,经不同条件下氧化出水Mp主要分布在12.28-17.56 kDa范围内,小分子物质数量增多,结构和种类发生变化;气相色谱质谱(GC-MS)同步揭示了氧化出水中的烷烃类物质含量明显降低,主要副产物为一些酯类、醇类和脂肪酸物质,为后续进一步生化处理创造了条件。