随着工业的蓬勃发展,污染也随之而来,染料废水的污染问题就是其中一项非常值得关注的内容。由于染料生产和使用过程中新技术,新工艺的应用,染料废水愈发难以处理,传统处理技术难以取得良好效果。在此背景下,基于过硫酸盐的高级氧化技术成了新兴的研究热点,也逐渐应用于染料废水领域。目前主流的活化方式主要有以下缺点:1.引入外部能量活化时能量利用率低,能耗高;2.利用过渡金属离子活化时成本高且金属离子难以回收,会造成二次污染。并且SO4-·虽然氧化能力强但是具有一定的选择性,对某些染料的处理效果不甚理想。本文旨在为染料废水的处理探索出一种新的可行性方案,并对其实际应用进行初步验证。实验以废水中的RhB降解率和COD降解率为观测指标,通过单因素实验考察了各反应条件对O3/PMS体系和GAC强化O3/PMS体系降解RhB染料废水的影响,利用响应曲面法对反应条件进行优化并对反应进行动力学分析和机理分析,为GAC强化O3/PMS体系的落地应用提供理论依据。实验的主要成果如下:通过与单独O3和单独PMS体系比较,证实O3/PMS体系存在有效的协同作用。单因素实验表明:O3通气量、PMS浓度、溶液初始pH值和温度等条件的增大均能增强O3/PMS体系处理RhB模拟染料废水的效果,在O3通气量为7.5mg/min、PMS浓度为4.8mM、溶液初始pH值为10、温度为30℃条件下反应180min,废水中RhB降解率为100%,矿化率为66%。对O3/PMS体系处理RhB染料废水进行动力学分析,发现反应符合准一级动力学,结合反应速率等参数和实验观察到的现象,发现初始pH值这一条件对于体系降解效果的影响尤其突出,推测体系中自由基的生成效率对pH值变化的感应相较于其他条件更加敏感。对O3/PMS体系中自由基的鉴别发现反应中的主要活性物质是SO4·和·OH,当反应时间为30min时,两种自由基对RhB降解率的贡献达到了 91.7%,且两种自由基的贡献大致呈3:2的比例,SO4-·贡献略大。对水中常见阴离子和有机物的考察发现CO32-、C/-、HA都会对O3/PMS体系处理RhB染料废水造成消极影响。通过GAC强化O3/PMS体系与单独GAC和O3/PMS体系的比较,发现强化后的体系中RhB染料废水的脱色速率明显加快,COD降解率显著提升,协同因子值大于1,这说明GAC能有效强化O3/PMS体系。在GAC重复使用试验中,重复利用6次后废水的矿化率只下降了 7.94%,证明GAC具有良好的稳定性。单因素实验中考察了 O3通气量、PMS浓度、GAC投加量、溶液初始pH值和温度等条件与RhB染料废水处理效果的联系,确定取得良好效果的反应条件,并通过响应曲面法对反应条件进行优化,得到最佳反应条件为:O3的通气量6.15mg/min,PMS 的浓度 3.72mM,GAC 的投加量 8.2g/L,溶液初始 pH 值 10.20,此条件下废水的矿化率为84.5%。对反应过程的初步机理分析表明:GAC表面的活性位点能够活化O3和PMS生成SO4·和·OH活性自由基,并且能将参与反应的物质富集在周围,从而加快了 RhB分子的降解进程,反应过程中RhB分子中的共轭结构发生解体,氮位乙基脱离,苯环也出现开环现象。通过对GAC强化O3/PMS体系处理实际染料废水过程中色度、COD、BOD5/COD和pH值变化的观察与分析,证实此体系不仅能够快速的使染料废水脱色,还能高效的降解水中的难降解有机物,显著提高废水的可生化性,初步验证了 GAC强化O3/PMS体系在处理染料废水领域的良好的应用前景。