芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究（通用3篇）

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究 篇1

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究

摘要：研究了常温下芬顿试剂氧化乳化液废水的特性,当进水COD为50540mg・L-1,常温下芬顿试剂氧化的最佳条件为H2O2/COD的质量浓度比为2.0,Fe2+/COD的.质量浓度比为0.075时,其COD去除约91%;常温下芬顿试剂氧化乳化液废水时存在明显的诱导期,用表观一级模型分别解释了快速和慢速的反应过程.另外,进一步研究了以H2O2替代部分或全部空气即湿式过氧化氢氧化工艺的氧化能力,湿式双氧水氧化可显著降低亚铁投量(Fe2+投量为50mg・L-1),150℃时COD去除率为82.4%;以少量的双氧水(H2O2/COD=0.05)为引发剂,在120℃下COD去除率达52.0%,催化效果显著.作 者：唐文伟 曾新平 胡中华 TANG Wenwei ZENG Xinping HU Zhonghua 作者单位：唐文伟,胡中华,TANG Wenwei,HU Zhonghua(同济大学化学系,上海,92)

曾新平,ZENG Xinping(同济大学生命科学与技术学院,上海,200092)

期 刊：环境科学学报 ISTICPKU Journal：ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE年，卷(期)：2006,26(8)分类号：X7关键词：芬顿试剂 过氧化氢 湿式氧化 乳化液废水,COD

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究 篇2

1 芬顿反应机理

芬顿试剂参加的氧化反应过程被称为链式反应。羟基自由基的产生视为链的开始,其他自由基和反应中间体构成了链的节点,各种自由基之间或自由基与其他物质的相互作用是自由基被消耗,反应链终止[3]。

芬顿试剂产生羟基自由基的机理如下。

链的开始:

链的传递:

链的终止:

2 芬顿氧化法应用

2.1 处理染发废水

近年来随着人们生活水平的提高,染发群体和染发人数日益增多,使得向城镇排水管道和受纳水体排放的染发废水大量增加。在增加城市污水处理的难度的同时,也严重影响了各类受纳水体的水质。染发废水具有成分复杂、有机物含量高、色度高、难生物降解等特点。有关研究表明,染发废水急性毒性等级为中等级[4]。为了分析探讨芬顿氧化法处理染发废水的效果,研究人员研究开发了简便有效的染发废水处理技术,并对采用芬顿氧化法处理染发废水的影响因素及控制条件进行了试验研究。

过氧化氢与硫酸亚铁是芬顿氧化反应中的主要氧化剂,过氧化氢与硫酸亚铁的摩尔比对染发废水中各个指标的去除有着很大的影响。所以过氧化氢与硫酸亚铁的最佳摩尔比的确定是芬顿氧化染发废水的关键。研究人员考察了不同过氧化氢与硫酸亚铁的摩尔比对染发废水中COD、色度、总磷、浊度去除效果的影响。

试验结果见图1、图2。

由图1和图2可以看出,随着过氧化氢与硫酸亚铁摩尔比的增加,染发废水中COD、色度、总磷、浊度的去除率呈先增加后下降的趋势。对于本试验而言,过氧化氢与硫酸亚铁摩尔比为7时,染发废水处理效果达到最好。

2.2 处理印染废水

芬顿氧化法广泛应用于印染工业废水的处理。印染废水具有难降解有机物含量高、有机物成分复杂、色度较高、毒性较大、可生物降解性差等特点。芬顿氧化反应中产生的羟基自由基具有较强的氧化性,羟基自由基可以使难降解的物质转变成易处理的物质。从而芬顿氧化法被广泛应用于印染废水的处理。

3 结语

在传统芬顿试剂的基础上,人们通过对反应条件的改变开发出一系列有针对性的类芬顿试剂,如超声芬顿试剂、光芬顿试剂[5]、电芬顿试剂、微波芬顿试剂等。芬顿试剂体系中p H值、H2O2浓度、Fe2+浓度、反应温度及反应时间应控制在最佳操作条件。芬顿试剂氧化能力强、占地面积小、无二次污染等优点,在各类废水的处理中有较好的处理效果。

参考文献

[1]王罗春,闻人勤,丁桓如.Fenton试剂处理难降解有机废水及其应用[J].环境保护科学,2001,105(27):11-14.

[2] J.Weiss.Investigation on the Radical H2O2in Solution.Trans Faraday Society.1935,31(3):6 681.

[3] Y.M.Li,Y.Q.Lu.Photo-Fenton Discoloration of Azo dye X-3B over Pillared Bentonites Containing Iron.Journal of Hazardous Materials,2006,132(2/3):196-201.

[4] 胡青云,吕伟娅.染发废水对鲤鱼急性毒性试验研究[J].河北农业科学,2010,14(5):88-90.

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究 篇3

关键词染整废水；Fenton试剂；COD去除率

中图分类号TQ文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0217-01

染整废水是印染废水的重要组成部分，废水中主要含有染料、盐、助剂和表面活性剂等，一般呈碱性，色度高，可生化性差，属于难降解的有机废水。目前常用的处理方法主要有：吸附法、混凝法、生物化学法、减量废水处理法等，这些方法因投资大，成本高，处理效率低等原因，还有待进一步改进。Fenton 试剂高级氧化法通过H2O2和Fe2+作用产生的OH（OH自由基的氧化电位2.18V）几乎可以氧化所有的物质。因此，Fenton法处理废水具有巨大的应用和研究价值。本实验通过采用该方法处理棉针织染整废水，寻找最佳的处理条件，以期为成分复杂多变的印染废水的处理技术提供依据。

1试验部分

1.1主要仪器及药品

DRB-200型COD消解仪（HACH），CJJ-931六联磁力加热搅拌器，PHS-25型数显酸度计，752型紫外可见分光光度计；双氧水、七水硫酸亚铁（分析纯）、浓硫酸（分析纯）和氢氧化钠（分析纯）等。

1.2废水水质

试验水样为江苏某棉针织染整企业的调节池废水，主要含有活性染料、直接染料、元明粉、表面活性剂和醋酸等，呈暗红色，pH为7.8，色度1500倍，COD为640 mg/L。

1.3试验方法

在室温条件下（31-32℃），取水样200mL置于500mL的烧杯中。用H2SO4调节pH值，pH值用PHS-25型数显酸度计测定。再向溶液中依次加入一定量的FeSO4·7H2O（浓度为100g/L）和H2O2（30%），迅速混合，用磁力搅拌器搅拌反应一定时间后静置沉降一段时间，取上清液测COD，COD采用美国HACH公司的COD快速消解仪和专用测定管测定。

2试验结果与讨论

2.1反应时间对COD去除率的影响

用H2SO4将废水的pH调节至3，分别量取200mL水样，FeSO4·7H2O投加量为1mL，H2O2投加量为0.4mL，用搅拌器搅拌，使其分别反应10min、30min、60min、90min、120min，然后静置30min取上清液测COD，计算不同的反应时间条件下COD去除率。

Fenton试剂处理有机物的实质就是·OH与有机物发生反应，OH的产生速率及其与有机物的反应速率的大小直接决定了Fenton试剂处理难降解废水所需时间的长短。通过实验，在前60min内，COD去除率随着时间的延长而增加，基本呈线性关系，而从60min增加到120min时，COD去除率趋于平缓。原因是在前60min时，反应已经进行的比较充分，超过60min后此时溶液中H2O2浓度非常的低，导致能够与有机物发生反应的OH的产生数量也很小，COD去除效果基本不再变化；或者反应过程中产生了一些难以被OH氧化的中间体，从而导致COD去除率不再随着反应时间的增加而增加。

2.2pH值对COD去除率的影响

取200mL水样，分别用H2SO4调节pH值为2、3、4、5、6，FeSO4·7H2O投加量为1mL，H2O2投加量为0.4mL，用搅拌器搅拌60min，静置30min取上清液，测定COD值，计算不同pH条件下COD去除率。

Fenton试剂必须在酸性条件下才能较好的发挥作用，因为在中性和碱性条件下，Fe2+不能催化H2O2产生OH。本试验中COD去除率随pH值的变化相对比较明显。pH由2增至3，COD去除率逐渐增大，当pH=3时，该废水的COD去除率最高，为91.1％；之后随着pH的增大，COD去除率开始下降，当pH=6时，COD去除率已经降到80%以下。因此本试验的最佳pH值应为3。COD去除率因pH不同而出现这种变化的原因是：当pH值超过3时，会抑制OH的生成，同时使Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用；当pH值低于3时，H+浓度过高，Fe3+很难被还原为Fe2+，Fe2+的供给不足，也使OH的数量减少，不利于氧化反应的进行。所以反应体系的pH值会直接影响Fe3+和Fe2+铬合平衡体系，进而影响氧化反应。

2.3H2O2投加量对COD去除率的影响

用H2SO4将废水pH调节至3，分别量取200 mL水样，固定FeSO4·7H2O的投加量为1mL，H2O2的投加量分别为0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL，用搅拌器搅拌。反应60 min后靜置30min，然后取上清液测COD。计算不同H2O2投加量情况下的COD去除率

随着H2O2用量的增加，废水COD的去除率先增大，而后出现下降，当H2O2用量为0.4mL时，COD去除率最高，达到91.1％。由试验结果可知H2O2对废水COD的去除率存在最佳投加量，并不是H2O2投加量越多，处理效果就会越好。原因是当H2O2的浓度较低时，产生的OH较少，使废水中的有机物不能彻底氧化分解；随着H2O2浓度的增加，产生的·OH也增加，使废水中有机物得到充分的氧化分解，此过程废水的COD去除率呈现逐渐增大的趋势。当H2O2用量达到一定程度时，·OH的生成速率和OH被消耗的速率几乎相等，此时再增加H2O2用量，会导致它对羟自由基的捕捉作用随之增加，溶液中OH的生成速率降低，总反应速度减缓。而且过量的H2O2会在反应一开始将Fe2+氧化为Fe3+，既消耗了H2O2，又抑制了·OH的产生，部分H2O2发生无效分解释放出O2，氧化效果降低；同时溶液中残留的过量H2O2因其还原性会产生COD，导致加入过量H2O2 时COD去除率反而下降。

2.4FeSO4·7H2O投加量对COD去除率的影响

在Fenton反应中，FeSO4·7H2O起到催化剂的作用是催化H2O2产生自由基的必要条件。H2O2的氧化还原电位仅为1.7V，而其在Fe2+催化作用下生成的羟基自由基的氧化还原电位高达2.80 V，由此可见Fe2+催化剂的使用对Fenton试剂的氧化效果十分重要。

用H2SO4将废水pH调至3，分别量取200mL水样，固定H2O2的投加量为0.4mL，FeSO4投加量分别为0.6mL、0.8mL、1.0mL、1.2mL、1.4mL，用搅拌机搅拌。反应60min后静置30min，然后取上清液调测COD，计算不同的FeSO4·7H2O用量条件下COD去除率，

由实验可见，FeSO4·7H2O的投加量从0.6 mL增加到1.0mL，废水的COD去除率从82%增加到91%。因为反应初始时，Fe2+浓度很低时，由反应方程H2O2+Fe2+ →·OH + Fe3+ +OH-可知：OH的产生数量和速度都相对较小，使整个过程受到限制。随着Fe2+浓度逐渐增大，OH的产生数量增多有利于氧化反应进行，因此废水的COD去除率随着FeSO4·7H2O投加量的增加而增大。但Fe2+浓度过高时会将H2O2还原，减少OH的产生，不利于充分发挥Fenton试剂的氧化能力，同时过量Fe2+被氧化成Fe3+，造成出水色度倍增。因此，当FeSO4·7H2O的投加量超过1.0mL时，继续增加投加量反而会导致COD去除率下降，因此本实验最佳FeSO4·7H2O投加量是1.0mL。

3结束语

1）Fenton试剂能使废水中大多数难降解有机污染物氧化降解，用于处理该染整废水具有较好的效果。

2）当FeSO4·7H2O投加量为1mL，H2O2（30%）投加量为0.4mL，反应时间为60min，体系pH值为3的最佳条件下，COD去除率为92.4%。

参考文献

[1]Joseph,J,Pignatello.Dark and photoassisted Fe3+-Catalyzed Degradation of Chlorophenoxy Herbicides by Hydrogen Peroxide[J].Environ.Sci.Technol,1999,26(5):944-951.

[2]陈传好,谢波,任源,等.Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机制[J].环境科学,2000,21(5):96-99.

[3]田依林,李明玉,马过森,等.Fenton试剂氧化水中芳香族化合物机理[J].援污染防治技术,2003,16(1):12-15.

[4]刘剑玉,汪晓军.Fenton化学氧化法深度处理精细化工废水[J].环境科学与技术,2009,32(5):141-143.