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核心提示：微波一活性炭催化降解染料廢水新技術(shù)具有降解效率高、時間短等優(yōu)點.本文對徽波一活性炭催化降解技術(shù)在染料廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用和研究狀況進行了綜述。

染料廢水主要來源于染料及染料中間體生產(chǎn)行業(yè)，該類廢水組分復(fù)雜、有機毒物濃度高、水質(zhì)色度高。廢水中的有機組分大多以芳烴及雜環(huán)化合物為母體，并帶有顯色基團(如.—N=N—、—N=O)及極性基團(如—SO3Na、—OH、—NH2)。由于染料生產(chǎn)品種多，并向抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發(fā)展，從而使染料廢水處理難度加大.

在當前染料廢水的處理中，微波一活性炭催化處理新技術(shù)已成為研究的熱點之一這是因為與常規(guī)加熱相比，徽波加熱具有許多優(yōu)點，如選擇性加熱物料、升溫速率快、加熱效率高;對化學(xué)反應(yīng)具有催化作用，能降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時間，促進節(jié)能降耗:使物料在瞬間得到或失去熱量來源，易于自動控制[1-2].在微波一活性炭誘導(dǎo)催化降解有機廢水時，由于活性炭表面的不均勻性，在微波加熱過程中其表面會產(chǎn)生許多“熱點”，這些“熱點”的溫度比其他部位高得多，很容易分解有機廢水中的有機物，從而達到降解有機廢水的目的[3].本文介紹了微波加熱原理與特點及微波一活性炭催化技術(shù)在染料廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

1徽波加熱原理與特點

微波是指波長為1mm一1m，頻率從30OMHZ一30OGHz超高頻電磁波，工業(yè)與民用微波頻率通常是915MHz和2.45GHZ。微波加熱常采用的頻率2450MHz，對應(yīng)波長為12.24cm。

一般來說，介質(zhì)在微波場中的加熱有兩種機理，即離子傳導(dǎo)和偶極子轉(zhuǎn)動.在微波加熱的實際應(yīng)用中，兩種機理的微波能耗散同時存在。離子傳導(dǎo)是電磁場中可離解離子的導(dǎo)電移動，由于介質(zhì)對離子的阻礙而產(chǎn)生熱效應(yīng)[4~6].介質(zhì)是由許多一端帶正電，一端帶負電的分子(或偶極子)組成.如果將介質(zhì)放在兩塊金屬板之間，當交流電加到金屬板上，介質(zhì)中的偶極子也相應(yīng)快速擺動。由于分子的熱運動和

相鄰分子的相互作用，使偶極子隨外加電場方向的改變而作規(guī)則擺動時受到干擾和阻礙，產(chǎn)生了類似摩擦的作用，使雜亂無章運動的分子獲得能里，以熱的形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的溫度也隨之升高。微波加熱是利用介質(zhì)的介電損耗而發(fā)熱，在極短的時間內(nèi)使介質(zhì)分子達到極化狀態(tài)，加劇分子的運動與碰撞。由于電磁能量是以波的形式輻射到介質(zhì)內(nèi)部，內(nèi)外同時加熱，加熱無滯后效應(yīng)，所以體系受熱均勻。

微波能與微波吸收體發(fā)生強烈的相互作用，微波能被快速轉(zhuǎn)換成熱能，使得這些介質(zhì)某些點位溫度迅速上升至較高溫度甚至上千度，從而氧化分解這些熱點邊上的吸附的有機物.活性炭和其他許多具有磁性的過渡金屬及其化合物對微波有很強的吸收能力，因此它們能在微波輻照下形成大量熱點并降解有機物[7,8].

2徽波一括性炭催化降解染料廢水的研究現(xiàn)狀

2.1活性艷藍KN一R染料廢水

王金成等[9]采用微波一載硫酸鎳活性炭催化降解了活性艷藍KN一R染料廢水。作者在實驗的基礎(chǔ)上，考察了微波場中載硫酸鎳活性炭存在下廢水脫色的反應(yīng)動力學(xué)，認為該染料廢水的脫色近似一級反應(yīng)，動力學(xué)方程為:Inc=.0193gt+6.14，相關(guān)系數(shù)R=0.977:動力學(xué)常數(shù)k=1.93xl0-2s-1:隨后與比較了微波加熱條件下與常溫振蕩條件下染料廢水的脫色率，實驗結(jié)果表明，微波加熱3min脫色率即達97.1%，而常溫振蕩75min脫色率才達吳劫:微波活性炭催化降解染料玻水的研究現(xiàn)狀94.7%;為進一步證實降解過程中確實存在誘導(dǎo)催化，開展了載硫酸鎳活性炭吸附活性艷藍KN-R染料的實驗，同時計算得到了活性炭的飽和吸附量為342m眺，而在微波加熱條件下，降解量達到49.7mg/g，此值顯著大于活性炭的飽和吸附量，并測定了使用前后活性炭的碘值和比表面積，進行了詳細分析，通過上述研究，表明微波加熱使活性艷藍KN-R更易脫色，降解的主要原因不是吸附而是微波加熱。

2.2雅格素藍染料廢水

馬慈俊[10]

以亞鐵鐵鹽改性活性炭纖維(ACF)為催化劑，建立了微波誘導(dǎo)氧化處理雅格素藍模擬染料廢水的工藝。結(jié)果表明，該工藝具有較好的耐沖擊負荷能力，對于50ml濃度為300mg/L的模擬廢水，最佳的處理工藝條件為:催化劑用量0.59，微波輻照功率400w微波輻照時間2.5min，在此工藝條件下，廢水的脫色率達97.9%，在同樣的工藝條件下，以未改性活性炭纖維為催化劑的廢水的脫色率僅為38%，活性炭纖維的改性，大大提高了其催化效果。

2.3甲基紫染料廢水

國偉林等[11]以甲基紫染料廢水為研究對象，研究活性炭存在下微波加熱處理有機染料廢水的可行性和降解動力學(xué).在具體的實驗中，探索得到的優(yōu)化工藝條件為微波加熱功率450W，時間8min，此時甲基紫的降解率可達9.2%;將在活性炭存在下甲基紫的微波加熱降解反應(yīng)近似看成一級反應(yīng)，反應(yīng)動力學(xué)方程式為:Inc=-0.2088t+2.3687，相關(guān)系數(shù)R=0.9819，反應(yīng)速率常數(shù)K=0.2088min-l。