芬顿氧化处理废水研究改芬顿氧化处理废水研究改.doc

芬顿氧化处理废水的研究 摘要：采用芬顿氧化法对废水进行处理，综合考虑去除效果和经济性的前提下，考察了pH值、反应时间、H2O2 投加量以及n (H2O2)：n (Fe2+)的投加比对芬顿氧化处理废水COD的影响。结果表明：pH值为3，30%H2O2 投加量为1.5ml，n (H2O2)：n (Fe2+)的摩尔比为5:1是该种废水的最佳处理条件。 关键词：芬顿氧化法；反应条件；深度处理； 1894年法国科学家Fenton发现，亚铁离子和过氧化氢在酸性水溶液中可以有效地将酒石酸氧化分解[1]。随后在1964年加拿大学者H．R．Eisenhaner用Fenton氧化法成功处理苯酚废水和烷基废水[2-3]。Fenton法处理废水的原理是以H2O2为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法[4-6]。反应中产生的羟基自由基(·OH)是一种氧化能力很强的自由基，能氧化废水中的有机物，从而有效去除废水的COD。近年来，对可生化性差的废水经常需要采用化学方法进行预处理，而投加Fenton试剂就是简单有效的预处理方法之一[4-9]。除了进行废水预处理之外Fenton氧化法也成功的用于处理造纸、染料、药物等多种工业废水的深度处理[8-15]。Fenton氧化法具有反应条件温和、速度快、设备简便、对环境友好等特点，具有很好的应用前景[3]。 笔者试验拟采用Fenton氧化法对内蒙古拜克公司青霉素、土霉素混合废水处理站二级处理出水，进行试验研究．通过单因素试验考察影响试验效果的主要因素并确定最佳反应条件[12]．为实现废水的达标排放提供技术参考。 1 实验部分 1.1 试验用水 试验用水取自内蒙古拜克公司青霉素、土霉素混合废水处理站二级处理出水，其pH为3.0～4.0、COD为195—224 mg/L。 1.2 实验试剂 试剂：双氧水(30％)、绿矾(七水硫酸亚铁)、氢氧化钠、浓硫酸均为分析纯。 1.3 试验方法 移取1000mL水样，用酸调整废水pH。分别加入一定量的浓度为1mol/L的FeSO4.7H20溶液和质量分数30％的H2O2溶液，混合搅拌，反应一段时间后，用NaOH溶液调节pH至9以上沉淀，取上清液测定废水pH、COD。 2 结果与讨论 2.1 最佳H2O2投加量的确定 控制反应初始条件为：n (H2O2)：n (Fe2+)为5：1，反应初始pH=3.0，反应时间为60min时考察不同投加量质量分数为30％的H2O2，对COD去除率的影响，确定H2O2的最佳投加量。试验结果见图1。 图1 H2O2投加量与COD去除率的关系 由图1可见，当反应时间、Fe2+与H2O2的摩尔比都一定时，COD去除率随H2O2投加量的增长逐渐升高．随着H2O2投加量增大，COD去除率从54.2％提高到66.4％左右，效果明显。根据Fenton氧化法的反应机理可知，增加H2O2投加量可以产生更多的·OH，加快反应的速率，使得COD去除率得到升高。但是当其投加量不断加大时COD去除率并没有一直持续升高。这表明在一定条件下持续增加H2O2的投加量COD的去除率有下降趋势。实验数据表明在H2O2投加量为1.5ml/L，反应60min后COD去除率达到65.7％。出水COD80 mg／L，综合废水达到排放要求和并满足对处理成本的要求[16]。所以确定最佳H2O2投加量为1.5ml/L即0.015mol/L。 2.2 最佳n (H2O2)：n (Fe2+)比例的确定 确定控制反应初始条件：H2O2投加量为1.5ml/L及初始反应pH=3.0，反应时间为60min时,考察不同n (H2O2)：n (Fe2+)对COD去除率的影响，确定其最佳n(Fe2+)：n(H2O2)。试验结果如图2。 图2 n (H2O2)：n (Fe2+)比例与COD去除率的关系 由图2可见，当反应时间一定，n (H2O2)：n (Fe2+)为5：1时，COD去除效果最好，COD去除率可达到69.6％。随着n (H2O2)：n (Fe2+)的增长COD去除率先提高后下降。原因是由于n (H2O2)：n (Fe2+)较高时，Fe2+的含量相对较少，·OH的产生速率及产量都很小，氧化能力较低；当n (H2O2)：n (Fe2+)过小时，会使Fe2+过量，导致瞬间产生的大量·OH发生如下反应：2·OH +2·OH—2H2O+O2， 使反应效率降低。因此，确定最佳n (H2O2)：n (Fe2+)为5：1。 2.3 最佳初始反应pH的确定 根据确定的H2O2投加量及n (H2O2)：n (Fe2+)，控制反应初始条件，H2O2投加量1.5 ml/L，n (H2O2)：n (Fe2+)为5：1，反应时间为60min时，考察不同初始反应pH对COD去除率的影响，确定最佳初始反应pH。试验结果见图3。