Fenton法處理丁苯橡膠廢水

 

　　Fenton試劑主要是由Fe2＋和H2O2組成。Fenton試劑反應(yīng)體系復(fù)雜，關(guān)鍵是H2O2在Fe2＋催化下生成的？OH自由基，其氧化能力僅次于氟，高達(dá)2。8V，可以氧化水中大部分有機物。同時Fe2＋作為催化劑，最終可被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋同樣可以使H2O2催化分解產(chǎn)生？OH自由基，也可達(dá)到降解有機物的目的。同時在一定pH下，可有Fe（OH）3膠體出現(xiàn)，起到一定的絮凝作用。污水處理領(lǐng)域Fenton試劑主要用于對難降解COD的去除，但在Fenton反應(yīng)過程中Fe2＋會被氧化成Fe3＋，部分Fe2＋和Fe3＋會與水樣中的磷酸鹽反應(yīng)形成沉淀。筆者主要采用Fenton工藝對丁苯橡膠廢水的生化出水進(jìn)行后續(xù)處理，對水中的COD和總磷進(jìn)一步去除，使最終出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　1實驗部分

 

　　1。1實驗水樣

 

　　水樣來自于某石化公司的丁苯橡膠廢水，處理廢水的工藝流程：進(jìn)水→厭氧池→好氧池→Fenton工藝→出水。Fenton實驗用水為好氧池的出水，主要水質(zhì)為：pH6～7，COD160～180mg／L，總磷30～40mg／L。

 

　　1。2研究方法

 

　　在反應(yīng)器中加入200mL的好氧池出水，用濃硫酸將其pH分別調(diào)節(jié)至3～9，再將n（H2O2）∶n（Fe2＋）分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1的Fenton試劑加入到反應(yīng)器中，用攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌時間為30～110min，待沉淀完全后取部分上清液測定水樣中COD和磷的質(zhì)量濃度。然后加入NaOH溶液調(diào)回pH到7。待沉淀完全后，再取上清液測定水樣中COD和磷的質(zhì)量濃度。

 

　　1。3分析方法

 

　　測定項目包括COD、總磷、SS等，均采用國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行測定：COD測定用重鉻酸鉀法，總磷用鉬銻抗分光光度法，SS測定用重量法等。

 

　　2實驗結(jié)果與分析

 

　　2。1初始pH對磷去除效果的影響

 

　　當(dāng)H2O2投加量為0。6mL，n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1，反應(yīng)時間為110min時，考察初始pH對COD和磷去除率的影響，結(jié)果如圖1所示。

 

　　由圖1可見，加入NaOH溶液之前，COD去除率先增大后減小，當(dāng)pH為7時達(dá)到最高，為69％；磷的去除率隨著pH的升高而增大，當(dāng)pH為9時達(dá)到最高，為66％。加入NaOH溶液后COD、磷的去除率均有了進(jìn)一步的提升，COD去除率在pH為7時可達(dá)到81％；磷去除率在pH為6之后均為100％。此時，出水澄清透明，無明顯懸浮物，SS未檢出。

 

　　查閱文獻(xiàn)Fenton的最適反應(yīng)pH為3～5。但在實驗中，經(jīng)幾次驗證，F(xiàn)enton反應(yīng)的最適初始pH均為7。分析原因可能是在反應(yīng)開始時，水樣中含有部分難降解的有機物，H2O2和FeSO4在初始反應(yīng)時產(chǎn)生的？OH自由基會對污水中的部分有機物進(jìn)行氧化分解使其產(chǎn)生有機酸等小分子有機物，使溶液的pH下降。在初始pH分別為3、4、5時，溶液的酸性在反應(yīng)過程中會逐步增強，H＋濃度過高會使催化反應(yīng)受阻進(jìn)而使去除率降低。而在初始pH分別為8、9時，因溶液呈堿性，會抑制H2O2和FeSO4的反應(yīng)，抑制？OH自由基的產(chǎn)生，影響Fenton試劑的去除效果。在初始pH分別為6、7時，溶液的pH會隨著反應(yīng)的進(jìn)行而降低，進(jìn)一步促進(jìn)H2O2和FeSO4的反應(yīng)效率。

 

　　在反應(yīng)過程中Fe2＋會被氧化成Fe3＋，部分Fe2＋和Fe3＋會與水樣中的磷酸鹽反應(yīng)形成沉淀。在加入NaOH溶液后，剩余部分Fe3＋與NaOH反應(yīng)生成Fe（OH）3膠體，相當(dāng)于對水進(jìn)行了一次混凝處理，不僅可以使水中的磷和小分子有機物得到進(jìn)一步的去除，同時也可對水中的懸浮物進(jìn)行吸附沉淀，降低水中SS使出水澄清。而此過程磷的去除可分為三部分：一是鐵的磷酸鹽沉淀；二是在部分膠體狀的氧化鐵或氫氧化物表面上磷酸鹽被吸附；三是多核氫氧化鐵懸浮體的凝聚作用，生成不溶于水的聚合物，聚合物的生成可以促使水中磷酸鹽的濃度降低，使水中的溶解性磷進(jìn)一步去除。由經(jīng)濟(jì)效益和去除率考慮將初始pH定為7。

 

　　2。2H2O2投加量對磷去除效果的影響

 

　　當(dāng)初始pH為7，n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1，反應(yīng)時間為110min時，考察H2O2投加量對COD和磷去除率的影響，結(jié)果如圖2所示。

 

　　由圖2可見，COD去除率先增加后減小，在H2O2投加量為0。6mL時最高，可達(dá)到69％；磷的處理效果逐步增加，在H2O2投加量為0。9mL時最高，可達(dá)到75％。再加入NaOH溶液后COD和磷的去除率都有了提高。COD在0。4mL時去除率可達(dá)到83％；磷在H2O2投加量為0。4mL之后去除率均接近為100％。同時SS未檢出。由經(jīng)濟(jì)效益和去除率考慮將初始H2O2投加量定為0。4mL。

 

　　2。3n（H2O2）∶n（Fe2＋）對磷去除效果的影響

 

　　當(dāng)初始pH為7，H2O2的投加量為0。4mL，反應(yīng)時間為110min時，考察n（H2O2）∶n（Fe2＋）對COD和磷去除率的影響，結(jié)果如圖3所示。

 

　　由圖3可見，隨著n（H2O2）∶n（Fe2＋）的增加，COD和磷的去除率逐漸降低，COD去除率在n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1時最高，可達(dá)到61％；磷去除率在n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1時最高，達(dá)到60％。加入NaOH溶液后COD和磷的去除率均增加。在n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1和2∶1的條件下COD和磷的去除率都滿足要求且出水的SS均未檢出。但考慮經(jīng)濟(jì)效益將初始n（H2O2）∶n（Fe2＋）定為2∶1。

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