芬頓試劑法降解高濃度制藥廢水

1、芬頓試劑法降解高濃度制藥廢水摘要：芬頓試劑具有非常高的氧化能力。本文以某制藥廠車間廢水為實(shí)驗(yàn)用水，調(diào)節(jié)廢水pH值、H2O2（30%）投加量、FeSO4·7H2O投加量和反應(yīng)時(shí)間的不同，分析探討了降解高濃度制藥廢水的最加條件，試驗(yàn)表明，在最佳條件下芬頓試劑對此廢水CODcr的處理效率可達(dá)到65%。關(guān)鍵詞：制藥廢水 芬頓試劑 CODcr去除率某制藥廠主要生產(chǎn)降血壓藥物及制劑，生產(chǎn)廢水量約為1000m3/d，水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物濃度高，含有大量難降解物質(zhì)。經(jīng)分析調(diào)查決定對高濃度廢水采取預(yù)處理措施，本研究采用芬頓試劑法降解該廢水取得了較為滿意的結(jié)果，CODcr的去除率可達(dá)65%。1. 實(shí)驗(yàn)部

2、分1.1廢水水質(zhì)某制藥廠車間生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)水量見下表： 表1 車間產(chǎn)生的廢水水質(zhì)水量色度pHCODcrBOD5/CODcr水量51.52000024000 mg/l0.271000m3/d 1.2試驗(yàn)儀器和試劑： 85-2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司）、PHS-25數(shù)顯酸度計(jì)（中國杭州雷磁分析儀器廠）、30%H2O2（分析純，萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠）、FeSO4·7H2O（上海第二鋼鐵廠）、固體NaOH（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、濃H2SO4（分析純，萊陽雙雙化工有限公司）。 1.3反應(yīng)機(jī)理：Fe2+H2O2 Fe3+ +·OH+OH(1)Fe3+H

3、2O2Fe2+HO2·+H + （2）Fe2+ +·OH Fe3+ +OH (3)Fe 3+ HO2 Fe2+ +O2+H + (4)·OH+ H2O2H2 O+HO2 · (5) ·OH+ 有機(jī)物分子 產(chǎn)物 (6)·OH+·OH H2O2 (7) Fenton試劑是由H2O2和Fe2+組成的混合體系。它通過催化分解H2O2產(chǎn)生·OH氧化有機(jī)物分子，特大分子有機(jī)物降解為小分子，或礦化為CO2和H2O等無機(jī)物。 1.4試驗(yàn)方法 1.4.1 不同pH值影響 溫度在10的條件下，取200ml水樣調(diào)至不同的pH值，先后加入

4、0.8gFeSO4·7H2O、8mlH2O2，攪拌反應(yīng)2小時(shí)后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。 1.4.2 H2O2投加量影響 溫度在10的條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，投加等量的FeSO4·7H2O0.8g，H2O2投加量不同, 攪拌反應(yīng)2小時(shí)后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。 1.4.3 FeSO4·7H2O投加量影響 溫度在10的條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，分別投加不等量的FeSO4·7H2O，H2O2投加8ml, 攪拌反應(yīng)2小時(shí)后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。 1.4.4反應(yīng)時(shí)間影響 溫度在10的

5、條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，分別投加等量的FeSO4·7H2O 0.8g，H2O2投加8ml, 攪拌，反應(yīng)不同的時(shí)間后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。2. 結(jié)果與討論2.1 pH值不同對CODcr去除率的影響10的條件下，F(xiàn)eSO4·7H2O投加0.8g，H2O2投加8ml/L，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，不同pH值對CODcr去除率的影響。PH1.5234567COD去除率（%）5.117.227.6523120.77濾液COD （mg/l）22776198721737611520165601930222320 01020304050601234567pH值COD

6、cr(%)圖1 不同pH值對廢水CODcr去除率的影響由圖1可以看出，原水（pH=1.5）處理效果很差，隨著pH值的升高，去除率也在不斷上升。這是因?yàn)閜H值過低反應(yīng)Fe3+H2O2Fe2+HO2·+H +（2）、Fe 3+ HO2 Fe2+ +O2+H +（4）受到抑制，F(xiàn)e3+ 不能順利地被還原為 Fe2+，造成反應(yīng)Fe2+H2O2 Fe3+ +·OH+OH（1）受到抑制，·OH很難生成。當(dāng)廢水pH值為4時(shí)，對CODcr去除率達(dá)到最高值，繼續(xù)提高廢水的pH值，CODcr去除率反而下降，這是因?yàn)閜H值過高，F(xiàn)e2+形成了氫氧化物沉淀，也不利于Fe2+H2O2 Fe

7、3+ +·OH+OH（1）的進(jìn)行，另一方面，過高的OH也不利于Fe2+H2O2 Fe3+ +·OH+OH（1）的進(jìn)行。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，芬頓試劑在處理該廢水的最佳pH值為4.0。2.2 H2O2投加量不同對COD去除率的影響10的條件下，pH值取4，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為0.8g，反應(yīng)2小時(shí)的條件下，投加不同量的H2O2 對CODcr去除率的影響 雙氧水投加量(ml/L)25102030COD去除率（%）1730606263濾液COD （mg/l）1992016800960091208880 01020304050607025102030H2O2投加量(ml

8、/L)COD%圖2 不同H2O2投加量對廢水CODcr去除率的影響從圖2中可以看出，反應(yīng)開始CODcr的去除效率是隨著H2O2投加量增加而增加的。在投加量小于10ml/L時(shí)，其遞增幅度較大，這是因?yàn)殡S著H2O2投加量增加，有利于反應(yīng)Fe2+H2O2 Fe3+ +·OH+OH（1）的進(jìn)行，·OH的濃度也隨之相應(yīng)提高，去除率也就大大增加。當(dāng)繼續(xù)增大H2O2投加量時(shí)，過量的H2O2會(huì)與·OH發(fā)生反應(yīng)·OH+ H2O2H2 O+HO2 ·（5）。造成·OH的含量逐漸減少，另外，在酸性溶液中，K2Cr2O4的氧化能力要高于H2O2，這會(huì)使一部分

9、H2O2被氧化，測定出的COD濃度也就相應(yīng)偏高。從經(jīng)濟(jì)和去除效率的角度來看，H2O2投加量宜選擇10ml/L 2.3 FeSO4·7H2O投加量不同對COD去除率的影響10的條件下，pH值4，H2O2投加2ml，反應(yīng)2小時(shí)的條件下，投加不同量的FeSO4·7H2O對CODcr去除率的影響 FeSO4·7H2O投加量(g/L)12345COD去除率（%）3048655853濾液COD （mg/l）168001248084001008011280 01020304050607012345FeSO4·7H2O投加量（g/L)COD去除率(%)圖 3 不同F(xiàn)eS

10、O4·7H2O投加量對CODcr去除率的影響從圖3中可以看出，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量由1g/L升至3g/L時(shí)，CODcr的去除率逐步提高，最高達(dá)到65%。繼續(xù)增加投加量，去除率有小幅降低，分析其原因是因?yàn)槠鸪?#183;OH的含量會(huì)隨著Fe2+濃度的增加而增加，有利于CODcr的降低，但是當(dāng)Fe2+濃度過高時(shí)Fe2+將會(huì)與生成的·OH發(fā)生反應(yīng)，此時(shí)·OH的濃度隨著Fe2+濃度的增加而減小，所以去除率有所降低，因此我們采用的FeSO4·7H2O投加量為3g/L。2.4 反應(yīng)時(shí)間對對COD去除率的影響10的條件下，pH值4，F(xiàn)eSO4·

11、;7H2O投加量為0.6g，H2O2的投加量為2ml的條件下，不同反應(yīng)時(shí)間對COD去除率的影響反應(yīng)時(shí)間(min)20406090120COD去除率（%）5061.265.365.165.5濾液COD （mg/l）12000931283288376828001020304050607020406090120反應(yīng)時(shí)間（min）COD去除率（%） 圖 4不同反應(yīng)時(shí)間對CODcr去除率的影響從圖4中可以看出，隨反應(yīng)時(shí)間的增加去除率也在較小幅度的升高，但1小時(shí)后升幅明顯減慢，最終趨于穩(wěn)定。故我們采用的反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)。結(jié)論1） 在pH值為4，F(xiàn)eSO4投加量為3g/L，H2O2的投加量為10ml/L，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)的條件下，芬頓試劑該廠高濃度制藥廢水的處理效率可以達(dá)到65%。2） 本研究所有試驗(yàn)均在10左右進(jìn)行，低于 Fenton試劑反應(yīng)的最加溫度為 2540，但處理效果較好，適用于溫度低于最佳溫度的廢水處