直接耐晒黑G是主要的黑色染料品种之一。主要用于棉、黏胶纤维以及棉、黏胶纤维与蚕丝、羊毛交织混纺织物的染色和直接印花。对硝基苯胺重氮化后与H酸进行偶合，偶合物用硫化碱还原得到黑色基，黑色基酸析、反重氮化后与间苯二胺偶合，然后经喷塔喷干而成。其具体合成工艺如图1所示。整个工艺过程产生两路废水，即图1中的废水A和废水B。废水B可以直接进生化系统进行降解，而废水A由于含有10%左右的氯化钠不能进入生化系统，因此需要单独处理。

　　直接耐晒黑G染料废水颜色深，污染物成分复杂，含有10%氯化钠和3%硫代硫酸钠，属极难处理废水之一。采用天然沸石研究了其对直接耐晒黑G染料废水的处理效果，研究表明投加一定量的天然沸石可使废水色度去除率达到93%，但化学需氧量(COD)去除率不高。研究了高铁酸盐溶液氧化处理直接耐晒黑G废水，其最佳工艺条件下色度和COD的去除率分别为95%和60%。采用电解法研究了此类废水的处理方法，结果显示，采用电解法对COD有较高的去除率，达到83%，但对色度去除不明显。文章中，根据废水特性和文献报道，我们拟采用酸化+铁碳微电解+芬顿氧化的工艺路线来处理直接耐晒黑G染料废水。

　　1、实验部分

　　1.1 试剂

　　直接耐晒黑G废水，浙江闰土染料有限公司，其废水水质数据见表1。浓硫酸：98%，铁碳球：工业品，双氧水：28%～30%，液碱，30%，硫酸亚铁：工业品。

　　1.2 实验思路

　　由于废水中含有硫代硫酸钠会导致后面芬顿氧化双氧水的用量增加，因此首先加酸使之分解成硫化氢或者二氧化硫从废水中排出，尾气用液碱吸收。然后，用铁碳微电解法来破坏有机物中的偶氮键或者其他难氧化的化合键，对废水进行初步脱色和降低COD。最后，采用芬顿氧化进一步脱色和降低COD，使之达到排放标准。

　　1.3 实验步骤

　　(1)酸化：往500mL烧杯中加入300mL废水和一定量的硫酸(图2)，打开搅拌，此时有呛鼻气味，这是因为硫代硫酸钠遇酸分解成硫和二氧化硫。曝气，赶走水中溶解的二氧化硫。搅拌和曝气过程中，会伴随着少量棕红色不溶有机物析出，结束酸化后，加入0.1%活性炭进行吸附和助滤。

　　(2)铁碳微电解：取酸化废水500mL，用硫酸调pH3～3.5之间，倒入预先装有铁碳球的1000mL烧杯中，进行微曝气1h后，出水。

　　(3)芬顿氧化：取铁碳出水300mL倒入500mL烧杯中，pH在5～6之间，用硫酸调pH在3.5～4之间，加入0.3%硫酸亚铁，水浴加热到50℃，滴加一定量的双氧水，期间用液碱维持pH在3.5～4之间波动。滴加完后，保温2h。用液碱调pH到8～9，过滤，测滤液COD。

　　2、结果与讨论

　　2.1 硫酸的用量

　　废水中含有约2.8%硫代硫酸钠理论上需要约1.8%硫酸才能使之完全分解。表2考察了不同硫酸用量对最终出水的影响。从表2可知，酸的用量3%最佳。

　　2.2 双氧水的用量

　　在小试过程中，芬顿反应2%双氧水用量出水颜色仍然较深，说明2%双氧水用量不够，继续提高双氧水的用量至4%，出水颜色和COD分别见表3和图3。实验数据说明，双氧水的用量为4%。

　　2.3 铁碳微电解

　　当铁和碳共同存在于溶液中时，由于两者之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的亚铁离子进入溶液，进而氧化成三价铁离子。阴极反应生成大量新生态的氢离子，在偏酸性的条件下，能与废水中的硝基发生还原反应生成氨基，提升其氧化性能。实验中，考察了不同曝气时间对铁碳出水的影响，结果如表4所示。从表4中可知，曝气时间1h为最佳。

　　2.4 硫酸亚铁对出水的影响

　　由于铁碳处理后，水中会残留少量的铁离子和亚铁离子，为了验证芬顿过程中是否需要加硫酸亚铁，做了不加硫酸亚铁对照试验，结果如表5。实验结果表明，当不补加硫酸亚铁催化剂，芬顿效果变差，即使双氧水的量提升到5%，出水依然在1000mg/L左右。而添加0.3%硫酸亚铁，4%的双氧水用量出水COD小于500mg/L。实验表明，需要补加硫酸亚铁催化剂。

　　2.5 平行实验数据结果

　　平行实验条件：

　　酸化：3%硫酸，铁碳：停留时间1h，芬顿氧化：0.3%硫酸亚铁，4%双氧水。

　　数据见表6。

　　2.6 处理成本

　　根据上述工艺，其每吨废水处理成本参见表7。其每吨废水处理成本约115元，具有非常可观的经济效益。

　　3、结语

　　采用酸化+铁碳微电解+芬顿氧化的工艺处理了直接耐晒黑G染料废水，其中，硫酸用量为3%，铁碳微电解进水pH为3，曝气时间为1h，芬顿氧化双氧水用量为4%，在此工艺下，其出水基本无色澄清，COD去除率达到95%以上，出水COD低于500mg/L，可直接排放至化工园区污水站管网。其每吨废水处理成本约115元。