Fenton法處理丁苯橡膠廢水

 

　　Fenton試劑主要是由Fe2＋和H2O2組成。Fenton試劑反應體系復雜，關鍵是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＋，Fe3＋同樣可以使H2O2催化分解產生？OH自由基，也可達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，起到一定的絮凝作用。污水處理領域Fenton試劑主要用于對難降解COD的去除，但在Fenton反應過程中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行后續處理，對水中的COD和總磷進一步去除，使最終出水達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的一級排放標準。

 

　　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，主要水質為：pH6～7，COD160～180mg／L，總磷30～40mg／L。

 

　　1。2研究方法

 

　　在反應器中加入200mL的好氧池出水，用濃硫酸將其pH分別調節至3～9，再將n（H2O2）∶n（Fe2＋）分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1的Fenton試劑加入到反應器中，用攪拌器進行攪拌，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和磷的質量濃度。然后加入NaOH溶液調回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，均采用國家規定的標準分析方法進行測定：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實驗結果與分析

 

　　2。1初始pH對磷去除效果的影響

 

　　當H2O2投加量為0。6mL，n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1，反應時間為110min時，考察初始pH對COD和磷去除率的影響，結果如圖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pH為7時達到最高，為69％；磷的去除率隨著pH的升高而增大，當pH為9時達到最高，為66％。加入NaOH溶液后COD、磷的去除率均有了進一步的提升，COD去除率在pH為7時可達到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Fenton的最適反應pH為3～5。但在實驗中，經幾次驗證，Fenton反應的最適初始pH均為7。分析原因可能是在反應開始時，水樣中含有部分難降解的有機物，H2O2和FeSO4在初始反應時產生的？OH自由基會對污水中的部分有機物進行氧化分解使其產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，溶液的酸性在反應過程中會逐步增強，H＋濃度過高會使催化反應受阻進而使去除率降低。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，抑制？OH自由基的產生，影響Fenton試劑的去除效果。在初始pH分別為6、7時，溶液的pH會隨著反應的進行而降低，進一步促進H2O2和FeSO4的反應效率。

 

　　在反應過程中Fe2＋會被氧化成Fe3＋，部分Fe2＋和Fe3＋會與水樣中的磷酸鹽反應形成沉淀。在加入NaOH溶液后，剩余部分Fe3＋與NaOH反應生成Fe（OH）3膠體，相當于對水進行了一次混凝處理，不僅可以使水中的磷和小分子有機物得到進一步的去除，同時也可對水中的懸浮物進行吸附沉淀，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一步去除。由經濟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

 

　　當初始pH為7，n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1，反應時間為110min時，考察H2O2投加量對COD和磷去除率的影響，結果如圖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。由經濟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

 

　　當初始pH為7，H2O2的投加量為0。4mL，反應時間為110min時，考察n（H2O2）∶n（Fe2＋）對COD和磷去除率的影響，結果如圖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，可達到61％；磷去除率在n（H2O2）∶n（Fe2＋）為1∶1時最高，達到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。但考慮經濟效益將初始n（H2O2）∶n（Fe2＋）定為2∶1。

轉自：橡膠技術網，橡膠行業門戶網站！