Fenton試劑處理實驗室有機廢水的試驗研究

1、 收稿日期 :2008-08-05作者簡介 :馬建華 (1976- , 女 , 河南義馬人 , 碩士研究生 。Fenton 試劑處理實驗室有機廢水的試驗研究Study on Treatment of Laboratory Organic Wa stewater by Fenton Reagent馬建華 董鐵有 郭 昊(河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院 洛陽 471003摘要 用 Fenton 試劑對實驗室有機廢水進行處理研究 。 考察了 p H 值 、 H 2O 2和硫酸亞鐵的用量 、 反應(yīng)時間等因素對 廢水降解過程的影響 , 確定了方法的優(yōu)化條件 , 并討論了 Fenton 試劑的反應(yīng)機理 。實驗

2、結(jié)果表明 :pH 值在 610,30%的H 2O 2用量為 410mL , 硫酸亞鐵用量為 115g , 反應(yīng)時間為 30min 時 , 處理效率最好 。關(guān)鍵詞 有機廢水 Fenton 試劑 廢水處理Abstract The feasibility of Fenton reagent to treat wastewater f in this stud 2y. The effects of initial p H value , reactive time and the 4H 22on of COD were studied respectively. The oxidation mecha

3、nism p H value was 610, the reactive time was 30minutes and the 4 72O 2O 2115g and 410mL ,maximal COD removal was a 2chieved.Key Reagent Wastewater Treatment 實驗室廢水主要來自各科研單位實驗研究室和高等院校的科研和教學(xué)實驗室 , 其特點是量少 , 間斷性強 , 高危害 , 成分復(fù)雜多變 1。實驗室有機 廢水常含有有機溶劑 , 有機酸 , 醚類 , 多氯聯(lián)苯 , 有 機磷化合物 , 酚類 , 石油類 , 油脂類物質(zhì) 2。 相比而 言 , 有

4、機廢水比無機廢水污染的范圍更廣 , 帶來的 危害更嚴重 。 實驗室有機廢水處理方法可以借鑒 其它有機廢水的處理 。對于有機物濃度高 、 毒性 強 、 水質(zhì)水量不穩(wěn)定的實驗室廢水 , 生物法處理效 果不佳 , 而物化法對此類廢水的處理表現(xiàn)出明顯的 優(yōu)勢 。 對于高濃度實驗室有機廢水 , 將其中的有機 溶劑如醇類 、 酯類 、 有機酸 、 酮及醚等回收循環(huán)使用 后 , 再用化學(xué)氧化法處理不失為一種有效方法 。Fenton 試劑法是一種新興的廢水處理方法 , 1964年 Eisnhause 首次使用 Fento n 試劑處理合成 洗滌劑廢水 , 此后許多學(xué)者對 Fenton 試劑進行了 大量的研究

5、, 研究表明了 Fenton 試劑具有很強的 氧化能力 , 處理的有機廢水范圍廣 , 效果明顯 3-6。Fenton 試劑具有極強的氧化能力 , 特別適用 于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以降解的有機物的氧化處理 。 在含有 Fe 2+離子的酸性溶液中投加 H 2O 2時會發(fā)生下列反應(yīng) : Fe 2+H 2O 2 Fe 3+O H -+ O H (1 R -H + O H R +H 2O (2 R +Fe 3+ Fe 2+產(chǎn)物 (3 H 2O 2+ O H H 2O +H 2O (4 2H 2O 2 H 2O +O 2(5生成的 O H 是最活潑的氧化劑之一 , 能分解 常規(guī)方法無法分解的有機物。

6、 在處理廢水時 , 可與 難降解有機物 RH 發(fā)生一系列的自由基鏈式反應(yīng) , 使其迅速氧化降解 , 從而使廢水的 COD 大大降低。本文以實驗室有機廢水為研究對象 , 研究了 Fento n 試劑法處理實驗室有機廢水的效果 , 對影響 Fento n 試劑處理效果的諸多因素逐一考察 , 選 擇最優(yōu)處理條件 。1 實驗材料與方法1. 1 廢水來源與水質(zhì)有機廢水取自化學(xué)實驗室天然產(chǎn)物提取廢水 ,72 Fenton 試劑處理實驗室有機廢水的試驗研究 馬建華 為深 褐 色 液 體 , COD 為 59300mg/L , p H 值 為 6114。1. 2 儀器與藥品磁力攪拌器 ;p HS -3C 型精

7、密酸度計 ; COD 回 流裝置。 濃硫酸 (H 2SO 4 ; 過氧化氫 H 2O 2(30%, 分 析純 ; 硫酸亞鐵 (分析純 ; 硫酸亞鐵銨 (分析純 ; 重 鉻酸鉀 (優(yōu)級純 ; 氫氧化鈉 ; 鄰菲羅啉。 1. 3 實驗方法取 100mL 水樣置于 250mL 燒杯中 , 放在磁力 攪拌器上 , 中速攪拌 。然后以 H 2SO 4或 NaO H 調(diào) 整水樣的 p H 值 , 再按試驗所需劑量加硫酸亞鐵和H 2O 2溶液至燒杯中 , 控制反應(yīng)時間 。靜沉 30min后 , 取上清液測定水樣的 COD (國標重鉻酸鉀法測定 7 。2 結(jié)果與討論2. 1 雙氧水用量對 COD 去除率的影響

8、在試驗廢水中加入一定量的 FeSO 4 7H 2O , 分別加入不同量的 H 2O 2, 經(jīng)過相同的反應(yīng)時間后 取上層清液測水樣的 COD 值 , 結(jié)果見表 1。表 1 H 2O 2的用量對廢水 COD 去除率的影響111144145815751273123701753124115 H 2O 2的用量對 COD 的去除率有著重要的影 響 。 當雙氧水的用量較低時 , 產(chǎn)生 HO 的數(shù)量自 然就 少 ; 另 外 , 由 于 H 2O 2是 捉 , H 2O 2由表 122去除率 最高 。2. 2 COD 去除率的影響在試驗廢水中加入 410mL H 2O 2, 分別加入不同量的 FeSO 4 7

9、H 2O , 經(jīng)過相同的反應(yīng)時間后取 上層清液測 COD 。 結(jié)果見表 2。表 2 FeSO 4的用量對廢水 COD 去除率的影響FeSO 4 7H 2O 用量 /g 015110115210215310COD 的去除率 /% 由反應(yīng)機理可知 :若 Fe 2+的投加量過低 , 自由+, , H 2O 2, 迅速產(chǎn)生大量的 HO , HO 產(chǎn)生積累 , 彼此反 應(yīng)生成 H 2O , 致使一部分最初產(chǎn)生的 HO 被消 耗掉 。 并且 Fe 2+投加量過多會使水的色度增加 , 給后續(xù)處理增加了難度 。由表 2可見 FeSO 4 7H 2O 投加量在 115g 時處理效果最好 。 2. 3 有機廢水的

10、 p H 值對 COD 去除率的影響取 100mL 有 機 廢 水 , 在 其 中 加 入 410mL H 2O 2, 再加入 115g 的 FeSO 4 7H 2O , 調(diào)節(jié)廢水的 p H 值 , 經(jīng)過相同的反應(yīng)時間后取上層清液測 COD值 。 結(jié)果見表 3。表 3 p H 值對廢水 COD 去除率的影響451055105715601065107213691469145516218 由表 3可知 :當 p H 值在 410810之間處理 效果比較好 ,COD 去除率超過 60%;p H 值為 610時 ,COD 的去除率最高 ;p H 大于 910時處理效果 急劇惡化 。 因為 Fe 2+在

11、溶液中的存在形式受制于 溶液的 p H 值 , 在堿性環(huán)境中 , 不僅抑制了 O H 的產(chǎn)生 , 而且使溶液中的 Fe 2+以氫氧化物的形式 沉淀而失去催化能力 。 當 p H 值過低時 , 溶液中的 H +濃度過高 , Fe 3+不能被順利的還原為 Fe 2+, 也使 O H 的數(shù)量減少 , 從而催化反應(yīng)受阻 , 影響 Fenton 試劑的氧化能力 , 處理效果也會變差 。2. 4 反應(yīng)時間對 COD 去除率的影響在試驗廢水中加入 410mL H 2O 2, 115g 的 Fe 2SO 4 7H 2O , 調(diào)節(jié)溶液的 p H 值為 610, 經(jīng)過不同的 反應(yīng)時間后取上層清液測 COD 值。

12、結(jié)果見表 4。表 4 反應(yīng)時間對廢水 COD 去除率的影響 反應(yīng)時間 /min1020304050607080 Fenton 試劑處理有機物的實質(zhì)就是羥基自由 基與有機物發(fā)生反應(yīng) , O H 的產(chǎn)生速率以及 O H(下轉(zhuǎn)第 32頁 82 環(huán)境保護科學(xué) 第 35卷 第 1期 2009年 2月 水處理效率 , 拓展廢水厭氧處理的應(yīng)用領(lǐng)域 , 對厭 氧工藝在廢水處理中的推廣和應(yīng)用起到積極作用 。參 考 文 獻1. R. E. 斯皮思著 , 李亞新譯 . 工業(yè)廢水的厭氧生物技術(shù) J.北京 :中國建筑工業(yè)出版社 , 2001. 4.2. 周嶺 , 李文哲 . 我國厭氧工藝的發(fā)展近況 J.可再生能源 ,2

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19、化氫毒性的控制 J.污染防 治技術(shù) ,2003,11(4 :57-59.(上接第 28頁 與有機物的反應(yīng)速率的大小直接決定了 Fento n 試 劑處理有機物所需時間的長短 。在 Fenton 體系 中 , 時間過短則 H 2O 2沒有充分反應(yīng)完全 , 使之產(chǎn) 生的 O H 量減少 , 有機物去除率不高 ; 時間過長 則浪費能源 , 且長時間攪拌會使已經(jīng)產(chǎn)生的絮體被 打破 , 影響反應(yīng)效果 。由表 4可知 :當反應(yīng)時間為 30min 時 ,COD 的去除率最高 , 達到 75%。3 結(jié)論Fenton 試劑在反應(yīng)中能產(chǎn)生氧化能力很強的羥基自由基 , 使有機廢水中的有機物能很快的降 解 , 可以用于實驗室有機廢水處理 。用 Fenton 試劑法處理有機廢水的試驗中 ,p H 可不必調(diào)節(jié) , 硫 酸亞鐵 (FeSO 4 和雙氧水 (H 2O 2 的最佳用量為 115g 、 410mL ,