摘　要: 本文針對含苯酚廢水來源廣、危害大、成分復(fù)雜的特點(diǎn), 采用Fenton技術(shù)對苯酚廢水的處理效果進(jìn)行了研究, 考察了催化劑的用量、氧化劑的用量、粉煤灰的用量和pH值對芬頓試劑氧化苯酚的影響。研究表明, 當(dāng)pH值為 3, H2O2 的加入量為0.3mol, Fe ( II) 的加入量為0.5mmol的條件下, 反應(yīng)在10min內(nèi)基本完成, 苯酚的去除率達(dá)到 97%; 當(dāng)Fenton試劑的組分不變, 粉煤灰投加量為0.6g/L時(shí), 苯酚降解率在99%以上, 去除效果穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞: 苯酚廢水; Fenton試劑; 粉煤灰

1　引言

工業(yè)含酚廢水來源廣、危害大,它的大量排放給周邊環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染,影響經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展,并嚴(yán)重威脅人類的身體健康。Fenton技術(shù)是一種應(yīng)用前景廣闊的廢水處理技術(shù),在處理難降解有機(jī)污染物時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢。本文以含酚廢水作為目標(biāo)污染物,進(jìn)行了Fenton試劑、粉煤灰協(xié)同F(xiàn)enton法處理含酚廢水的實(shí)驗(yàn)研究,為含酚廢水的治理提供技術(shù)依據(jù)。

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1　實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所用的含酚廢水為實(shí)驗(yàn)室自配模擬廢水,該廢水含苯酚濃度為100mg/L。本實(shí)驗(yàn)采用的硫酸亞鐵和30%的過氧化氫藥品均為分析純試劑,由天津市恒興化學(xué)試劑制造廠提供。

2.2　實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)條件:苯酚濃度為100 ±5mg/L, pH值為 3.00 ±0.05, H2O2 濃度為30% , Fe ( II) 為 20mmol,溫度為25℃,其它反應(yīng)條件作適當(dāng)調(diào)整。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下: 在上述實(shí)驗(yàn)條件下,取 100ml苯酚溶液,分別加入不同量的H2O2 和FeSO4 溶液,反應(yīng)一定時(shí)間后進(jìn)行苯酚的含量測定。

苯酚濃度的測定采用溴化鉀-溴酸鉀滴定方法〔12〕。

3　結(jié)果與討論

3.1　Fe ( II)量對苯酚去除率的影響

改變Fe ( II)的投加量,保持實(shí)驗(yàn)條件不變,研究Fe ( II)用量對苯酚去除效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖可知, 100ml苯酚水樣中,當(dāng)Fe ( II) 用量為2.5ml時(shí)去除率最好) ,可達(dá)96.7% ,而增大或減少投加量苯酚的去除效果都顯著下降。

圖1　Fe ( II)投加量對苯酚去除率影響

這是因?yàn)樵诜翌D試劑H2O2 /Fe ( II)催化氧化體系中, Fe ( II)在催化分解H2O2 產(chǎn)生羥基自由基 (OH)方面起關(guān)鍵作用,當(dāng)Fe ( II)適量時(shí),催化效果最好,加快H2O2 的分解,增加了水中羥基自由基(OH)的濃度。但是當(dāng)作為催化劑的Fe ( II)用量增加時(shí),過多的Fe ( II)可能消耗H2O2 形成Fe ( Ⅲ) ,使水的色度偏高,降低處理效果。綜上,本實(shí)驗(yàn)Fe ( II)用量為0.5mmol時(shí),處理效果最佳。

3.2　H2O2 量對苯酚去除率的影響

過量的H2O2 會(huì)消耗OH,同時(shí)H2O2 的用量過高也會(huì)增加芬頓試劑處理污水費(fèi)用,因此討論 H2O2 加入量很有必要。對于100ml水樣,在保持 Fe ( II)溶液用量為2.5ml (20mmol/L) ,其它實(shí)驗(yàn)條件不變,改變H2O2 用量,探討H2O2 用量對苯酚降解效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2可知,隨著 H2O2 用量的增加,苯酚的去除率不斷增加,當(dāng)H2O2 溶液用量從0.4ml增加到2.5ml時(shí),苯酚的降解效果明顯提高,繼續(xù)增大H2O2 溶液用量,苯酚去除率增加緩慢。分析認(rèn)為過量的H2O2 會(huì)與OH 的反應(yīng),使部分H2O2 發(fā)生無效分解,故去除率不再明顯增加。因此對于100ml水樣, 30%H2O2 取2.5ml就已足夠,對應(yīng)濃度為0.3mol。

圖2　H2O2 量對苯酚去除率影響

3.3　pH值對苯酚去除率的影響

pH對苯酚去除率的影響見圖3所示。由圖3 可知,當(dāng)初始pH為3時(shí)具有較高的去除率,當(dāng)pH 值較高或較低時(shí)去除率明顯下降。分析原因認(rèn)為當(dāng)pH較高時(shí), Fe ( II)會(huì)被氧化成Fe ( Ⅲ)形成Fe (OH) 3,導(dǎo)致Fe ( II)濃度降低,限制了芬頓反應(yīng)的發(fā)生。從而降低去除效果。

圖3　pH值對苯酚去除率影響

圖4　反應(yīng)時(shí)間對苯酚去除效果的影響

3.4　反應(yīng)時(shí)間對苯酚去除率的影響

保持苯酚溶液pH值不變, 100ml水樣中,在H2O2 投加量和Fe ( II)溶液投加量均為2.5ml條件下,改變反應(yīng)時(shí)間,探討反應(yīng)時(shí)間變化對苯酚的去除效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖可知,反應(yīng)時(shí)間在5～10min時(shí)苯酚去除效果上升速度最大,而在10min以后去除率不再明顯增加,因此反應(yīng)時(shí)間為10min即可。

3.5　粉煤灰協(xié)同F(xiàn)enton試劑處理苯酚廢水

為降低Fenton試劑處理含苯酚廢水的成本, 本文在處理水樣過程中投加粉煤灰,研究粉煤灰的投加量對Fenton試劑處理苯酚效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。由圖可知隨著粉煤灰投加量的增加,苯酚的去除率不斷增加,當(dāng)100ml水樣, 投加量達(dá)到60mg時(shí),去除率達(dá)到最大。而繼續(xù)增加粉煤灰的量,去除率不再增加,因此每升水投中 0.6g粉煤灰去除廢水中苯酚最適宜。

圖5　粉煤灰投加量對苯酚去除率的影響

4　結(jié)論

本論文采用Fenton技術(shù),自制含苯酚廢水,考察了Fe ( II)投加量、H2O2 用量、pH值和反應(yīng)時(shí)間對含苯酚廢水處理效果的影響。結(jié)果顯示,當(dāng)pH 值為3, H2O2 的加入量為0.3mol, Fe ( II)的加入量為0.5mmol的條件下,反應(yīng)10min后,苯酚的去除率達(dá)到96.9%。為降低Fenton試劑處理成本, 向水樣中投加粉煤灰,探討了粉煤灰的用量對處理效果的影響,研究表明,工藝條件不變的情況下,加入粉煤灰的量為0.6g/L 時(shí),苯酚的處理效果可達(dá)到99.2% ,處理效果明顯提高。

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