紫外光Fenton試劑法處理合成洗滌劑廢水研究

1、紫外光 Fenton 試劑法處理合成洗滌劑廢水研究張慧俐 1, 夏朝輝 1, 何 濤 2(1. 河南工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工業(yè)職業(yè)學(xué)院 , 河南 鄭州 450042; 2. 鄭州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)理支隊(duì) , 河南 鄭州 450007摘 要 :采用紫外光輔以 F enton 試劑對(duì)合 成洗滌 劑廢水 進(jìn)行深 度處 理 。 通過(guò) 試驗(yàn) , 討論 了 H 2O 2、 FeSO 4 7H 2O 的 量 、 pH 值 、 紫外光波長(zhǎng) 、 光照時(shí)間的影響 , 選定了最佳條件 :F e 2+濃度為 44. 5mg/L , H 2O 2濃度為 1656mg/L , 溶液 的 pH 值為 3, 紫外光波長(zhǎng)范圍 240300n

2、m 。 并進(jìn)一步做了循環(huán)式流動(dòng)態(tài)試驗(yàn) , 為合成洗劑廢水 的深度處理提供了 依 據(jù) 。關(guān)鍵詞 :合成洗滌劑廢水 ; 紫外光 ; F enton 試劑中圖分類號(hào) :X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文 章編號(hào) :1003-3467(2004 09-0013-03Study on Treatment of Waste Water of S ynthetic Detergent by Ultraviolet Light/Fenton ReagentZHANG Hui -li 1, XIA Zhao -hui 1, HE Tao 2(1. Vocational College of Chemical Ind

3、ustry , Henan Technology University , Zhengzhou 450042, China; 2. Zhengzhou Enviromental Protection Control Branch , Zhengzhou 450007, China Abstract:Ultraviolet light/Fenton reagent process is used in deep treatment of w aste w ater of synthetic scourage. The effecting factors such as the quantity

4、of H 2O 2and FeSO 4 7H 2O used, pH value, the w aveleng th of ultraviolet light , the irradiation time w ith ultraviolet light etc. obtained through experi ment are discussed. The optimal operation conditions are selected as follow s:Fe 2+44. 5mg /L, H 2O 2 1656mg/L , pH value 3and the w avelength o

5、f ultraviolet lig ht 240300nm. Dynamic ex periments of circulating flow is carried out so as to prov ide the scientific basis of deep treatment of w aste water of sy nthetic detergent.Key words:w aste w ater of synthetic deterg ent ; ultraviolet light ; Fenton reagent1 前言合成洗滌劑廢水具有水量大、 所含污染物化學(xué) 穩(wěn)定性較高和

6、污染物可生化性差等特點(diǎn) , 由于含有 磷酸鹽 , 是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。目前處 理合成洗滌劑廢水的方法主要有生化法、 混凝法、 吹 脫法、 吸附法等 , 但這些方法處理效率低 , 因此尋求 高效的治理合成洗滌劑廢水的方法非常必要。 Pig natello 等 1-2用 UV/Fenton 法處理有機(jī)污 染物 , 如硝基苯、 三硝基苯酚、 三氯苯氧基乙酸等 , 實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明 , 紫外光的引入可大大提高 Fenton 試劑 的氧化性能 , 對(duì)難生物降解或難化學(xué)氧化的有機(jī)污 染物具有較好的去除效果 3。運(yùn)用紫外光 Fenton 法處理合成洗滌劑廢水 , 這 在以往 的資料 中鮮有 報(bào)道 ,

7、 本 試驗(yàn)分 析了 紫外 光 Fenton 法處理合成洗滌劑廢水的可行性 , 并分析了 處理方法的最佳工藝條件。2 試驗(yàn)部分2. 1 主要儀器和試劑石英紫外燈 220V 、 10W, 燈 管總長(zhǎng) 300mm, 發(fā) 光段長(zhǎng) 200mm, 管 徑 20mm , UV 強(qiáng) 度為 21. 4 W/ cm 2, 波長(zhǎng) 254nm ; 紫 外 燈 220V 、 40W, 燈 管總 長(zhǎng) 760mm,發(fā) 光 段 長(zhǎng) 700mm , 管 徑 35mm , UV 強(qiáng) 度 35. 1 W/cm 2, 波長(zhǎng) 254nm 。微波密封消解 COD 速測(cè)儀 (重鉻酸鉀法 ; 752紫外可見分光光度計(jì) ; FA2004N 電

8、子天 平 ; pH S -3C 型 酸 度計(jì) ; 玻 璃 轉(zhuǎn)子 流 量計(jì) LZB-4。10%FeSO 4 7H 2O 溶 液 (每 毫 升 溶 液 中約 含 Fe 2+22. 2mg , 30%H 2O 2溶液 (每毫升溶液中約含 333mgH 2O 2 , 0. 250mol/L(1/6K 2Cr 2O 7 溶液 , 硫酸收稿日期 :2004-07-19作者簡(jiǎn)介 :張慧俐 ( , 男 講師 , , 電話 :(037113河南化工 2004年 第 9期銀 , 硫酸汞 , 硫酸亞鐵銨 , 硫酸 , 試亞鐵靈試劑。 2. 2 試驗(yàn)方法 2. 2. 1 靜態(tài)處理法取一定體積的合成洗滌劑廢水置于特制的

9、玻璃 反應(yīng)器中 , 用 10W 的紫外燈進(jìn)行光照 , 加入 Fenton 試劑同時(shí)處理 , 60m in 后測(cè)定溶液的 COD 值 (COD 測(cè)定方法采用 GB11914-89 , 計(jì)算去除率。 2. 2. 2 循環(huán)式流動(dòng)態(tài)處理法試驗(yàn)裝置如圖 1所示 , 取一定體積的水樣在一 定流量下用 40W 的紫外燈光照 , 經(jīng)循環(huán)處理一定時(shí) 間后取樣分析 , 計(jì)算 COD 去除率。1. 料液槽 2. 料液循環(huán)泵 3. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)4. 反應(yīng)器 5. 紫外燈 6. 鎮(zhèn)流器 7. 電源圖 1 工藝流程3 結(jié)果與討論3. 1 H 2O 2投加量的影響分別取一 定量的 30%H 2O 2溶 液和 1mL 10%的

10、 FeSO 4 7H 2O 溶液加入到待處理的 500mL 水樣 中 , 光照 60min 后測(cè)其 COD 去除率 , 考察 H 2O 2用 量對(duì) COD 去除率的影響 , 結(jié)果如圖 2 所示。圖 2 H 2O 2用量的影響從圖 2可 以看出 , 隨著 H 2O 2投加量 的增加 ,COD 去除率呈上升趨勢(shì) , 當(dāng)投加量大于 5mL, 去除 率的增加不顯著。本試驗(yàn)選定 30%H 2O 2最佳用量 為 5mL(處理水樣中的 H 2O 2濃度約為 1656mg/L 。 3. 2 FeSO 4 7H 2O 投加量的影響分別量取 5mL 30%的 H 2O 2溶液和一定 量的 10%FeSO 4 7H

11、 2O 溶液按上述方法進(jìn)行試驗(yàn) , 考察 FeSO 4 7H 2O 用量對(duì) COD 去除率的影響 , 結(jié)果如圖 3 所示。圖 3 FeSO 4 7H 2O 用量對(duì) COD 去除率的影響Fe 2+在反應(yīng)中僅起到激發(fā)和傳遞作用 , 本身并 不消耗 , 只要在溶液中維持一定的量即可。從圖 3可以看出 , 在 本試驗(yàn) 條件下 , FeSO 4 7H 2O 用 量為 1mL 時(shí) , COD 去除率最高 , 所以選擇 1mL 為適宜的 投加量 , 處理水樣中 Fe 2+的濃度為 44. 5mg/L 。 3. 3 pH 值的影響取 5份 500mL 水樣 , 均加入 30%的 H 2O 2溶液 5mL 和

12、10%FeSO 4 7H 2O 溶液 1mL, 分別調(diào)整水樣 pH 值為 3、 7、 10, 光照 60min, 測(cè)定 COD 去除率 , 考察 pH 值對(duì) COD 去除率的影響 , 結(jié)果見表 1。表 1 pH 值對(duì) F enton 試劑處理 COD 的影響 pH 值 CO D/mg L-1COD 的去除率 /%3504. 641. 467580. 432. 6710685. 620. 46注 :原水樣 CO D 為 862mg /L 。由表 1可見 , 隨著 pH 值的升高 , 去除率顯著下 降 , 當(dāng) pH 值大于 7時(shí) , Fe 2+開始形成絮體沉淀 , 影 響反應(yīng)的進(jìn)行 ; 而當(dāng) pH

13、 值等于 3時(shí) , COD 的去除率 最高 , 說(shuō)明溶液在酸性狀態(tài)下 Fenton 試劑光照處理 水樣效果最好。3. 4 紫外光線波長(zhǎng)的影響取 7份 500mL 水樣 , 分別加入 10%的 FeSO 4 7H 2O 溶液 1mL 和 30%H 2O 2溶液 5mL, 均調(diào)整水 樣 pH 值為 3, 分別取一定水樣置于 7個(gè) 3cm 吸收池 中 , 然后 將吸 收池 放置 到光 路中 , 依次 用 380nm 、 340nm 、 300nm 、 260nm 、 240nm 、 220nm 、 180nm 紫外 光照射 , 光照 60min, 測(cè)定 COD 去除率 , 結(jié)果見圖 4。圖 4 CO

14、 14 河南化工 2004年 第 9期從圖 4可以看出 , 合成洗滌劑廢水對(duì)紫外光具 有選擇吸收 , 但選擇吸收紫外光的最大波長(zhǎng)不明顯 , 波長(zhǎng)范圍為 240300nm 的紫外光對(duì)合成洗滌劑廢 水 COD 去除率均有提高。一般市售的紫外消毒燈 的紫外光波長(zhǎng)為 254nm, 因而可以作為本試驗(yàn)用光 源。3. 5 光照時(shí)間的影響取 500mL 水樣 , 加入 10%FeSO 4 7H 2O 1mL 和 30%H 2O 2溶液 5m L, 調(diào)水樣 pH 值為 3, 用 10W 紫 外燈照射 , 每隔 60min 取 一次樣測(cè) COD, 考 察光照 時(shí)間對(duì) COD 去除率的影響 , 結(jié)果如圖 5 。圖

15、 5 光照時(shí) 間對(duì) CO D 去除率的影響由圖 5可見 , COD 去除率隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)而 呈上升趨勢(shì) , 因此可以考慮延長(zhǎng)光照時(shí)間以得到較 好的處理效果。3. 6 紫外光 Fenton 法對(duì)合成洗滌劑廢水中污染物 可生化性的影響用紫外光 Fenton 法處理合成洗滌劑廢水 , 雖然 提高了 COD 的去除率 , 但處理后水樣仍然含有相當(dāng) 多的污染物 , 為考察用紫外光 Fenton 法處理過(guò)的水 樣可生化性是否有變化 , 進(jìn)行以下試驗(yàn)。取 5份 500mL 水樣 , 分別加入 10%的 FeSO 4 7H 2O 溶液 1mL 和 30%H 2O 2溶液 5mL, 調(diào) 整水樣 pH 值為 3

16、, 用 10W 紫外燈照射 60min 后 , 等體積取 樣混合 , 加少量氫氧化 鈉溶液調(diào)節(jié)水 樣 pH 值為 7左右 , 體積仍然為 500mL, 測(cè)混合水樣的 COD 值平 均 為 550mg /L, 同 時(shí)用一個(gè)稀釋過(guò) 的原水樣 (COD 值約為 500600mg/L , 做對(duì)比試驗(yàn)。生化處理方 法采用間歇活性污泥法 (SBR 。試 驗(yàn)方法 :把用紫外光 Fenton 法處理過(guò)的水樣 和稀釋過(guò)的原水樣同時(shí)引入兩個(gè)活性污泥濃度一樣 的曝氣池中 , 曝氣 2h 后靜置 0. 5h, 取上清液分析 , 分 別測(cè)其 COD 值 , 計(jì)算 COD 的去除率 , 結(jié)果如表 2。 由表 2可見 ,

17、經(jīng)紫外光 Fenton 法處理過(guò)的合成 洗滌劑廢水的可生化性較未處理的水樣有明顯地提 高 , 表 2 紫外光 Fenton 法對(duì)水樣中 合成洗滌劑可生化性的影響水樣種類 水樣 COD/mg L -1曝氣前 曝氣后 CO D 去除率 /%處理后 550. 868. 687. 54未處理550. 0226. 258. 87間也會(huì)減少。3. 7 循環(huán)式流動(dòng)態(tài)處理研究在小試的基礎(chǔ)上進(jìn)行了動(dòng)態(tài)試驗(yàn) , 根據(jù)反應(yīng)器 的大小 (長(zhǎng) 1m 、 內(nèi)徑 90mm , 計(jì)算出在循環(huán)式流動(dòng) 態(tài)處理 中 , 需要 水樣 10L 、 10%FeSO 4 7H 2O 溶液 22. 5mL 和 30%H 2O 2溶液約 10

18、0mL 。把所需料液 加入料液槽 , 待開始循環(huán)后 , 開啟 40W 的低壓汞燈 , 每 120min 取一次樣 , 測(cè)定 COD 的去除率 , 結(jié)果見表 3。表 3 循環(huán)式流動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果光照 時(shí)間 /minCOD/mg L -1COD 去除率 /%0862. 0120513. 340. 45240303. 464. 80360246. 271. 44從表 3可見 , 小試確定的條件可應(yīng)用于中試試 驗(yàn) , 紫外光 Fenton 試劑法應(yīng)用于合成洗滌劑廢水的 深度處理具有很好的效果。 4 結(jié)論紫外光 Fenton 試劑法對(duì)合成洗滌劑廢水的氧 化速度受 H 2O 2、 FeSO 4 7H 2O 的量、 pH 值、 紫外光 波長(zhǎng)、 光照時(shí)間的影響。當(dāng)合成洗滌劑廢水 COD 值 不超過(guò) 800mg/L 時(shí) , Fenton 試劑在溶液中的最佳量 是 :Fe 2+濃度 44. 5mg/L, H 2O 2濃度 1656mg /L 。最 佳 pH 值為 3, 紫外光波長(zhǎng)范圍為 240300nm, 經(jīng)紫 外光 Fenton 試劑法處理后廢水如果直接排放 , 光照 時(shí)間應(yīng)不少于 180m in, 如果后續(xù)用生物法進(jìn)一步處 理 , 光照時(shí)間以 60120min 為宜。紫外光 Fento