Fenton法處理苯酚廢水的試驗研究

張 曼 李多松

（中國礦業大學環境與測繪學院環境工程系，江蘇 徐州 221116）

含酚廢水來源廣、危害大、治理難度高，是目前水污染控制中重點解決的有害廢水之一。隨著生產的發展，我們的環境受到了前所未有的破壞，為保護環境,防患未然，各種相應的法律法規相繼出臺。含酚廢水毒性非常高,對一切生物個體都有毒殺作用。因此對含酚廢水的處理勢在必行。

1 Fenton反應機理

Fenton法是一種高級氧化技術，其超強的氧化性氧化能力主要來自反應產生的·OH，自由基鏈反應如下：

反應（1）是整個自由基鏈反應的引發步驟，Fe2+和H2O2的濃度決定·OH的生成量，·OH能夠和大多數有機物迅速反應。在一定范圍內，增加Fe2+和H2O2的濃度可以增強處理效果，但是過量的Fe2+和H2O2會與·OH反應。因此要嚴格控制Fe2+和H2O2的比例。

2 試驗部分

2.1 試驗材料

苯酚模擬廢水：稱取苯酚0.2g溶于蒸餾水，定量轉移至1000mL容量瓶中，苯酚濃度為200mg/L。

2.2 測定指標和分析方法

試驗測定指標為苯酚，采用4-氨基安替比林分光光度法測定。

1.3 實驗儀器

電子天平；pH計；分光光度計

1.4 試驗過程

（1）取水樣100ml于250ml錐形瓶內,水樣若干份。

（2）調節pH值，向錐形瓶內加入指定量的FeSO4·7H2O，溶解后加入一定量的H2O2，反應一定時間。

（3）反應結束后，調節溶液pH值到9以上，靜置，取上清液測定苯酚濃度.

3.結果和分析

3.1 單因素試驗

3.1.1 雙氧水投加量對苯酚去除率的影響

為考察H2O2量對苯酚去除效果的影響，固定 pH值為 4，Fe2+加入量為 0.1g，反應45min。實驗結果如圖1所示。

上圖表明，苯酚去除率隨著H2O2投加量的增加先增大后降低。當H2O2量不足時，隨著H2O2的增加，引起·OH的量增加，氧化效果增強。但是當溶液中的H2O2達到一定量后，過量的H2O2能夠和·OH反應，消耗了·OH的同時導致H2O2自身分解。確定H2O2的投加量為2-3mL/L。

3.1.2 Fe2+投加量對苯酚去除率的影響

本組試驗固定pH值為4，加入H2O20.2mL，反應45min，結果如圖2所示。

圖2顯示，苯酚去除率隨著Fe2+濃度的增加先升高后降低。當溶液中Fe2+濃度較低時，沒有足夠的Fe2+催化H2O2產生·OH，因此隨著Fe2+量的增加，苯酚去除率逐漸提高。但當Fe2+超過一定水平后會發生反應Fe2++·OH→Fe3++OH-，使·OH的量減少，去除率下降。Fe2+最佳投加量為0.3-0.4g/L。

3.1.3 pH值對去除效果的影響

在每份水樣中均加入0.2gFeSO4·7H2O和0.2mL H2O2，反應45min。實驗結果如圖3所示。

圖3 pH值對去除效果的影響

從上圖看出，當pH值為3時，苯酚去除效果最好。pH值過低時，溶液中有大量的H+，由（3）和（4）得知，過量的 H+會抑制 Fe3+還原為Fe2+，減少·OH的產生量，從而使去除率下降。當pH值較高時，會使Fe2+的狀態發生變化，失去催化活性。因此，試驗最佳pH值為3。

3.2 正交試驗

以H2O2量、Fe2+量及pH值為考察因素，以苯酚去除率為指標，作三因素三水平正交表，如表1所示。

表1 正交試驗因素水平

表2 正交試驗分析與結果注

：Kj代表某一因素第j（j=1，2，3）水平對

應指標值總和的平均值，R為極差。

在表2中，由于RC>RA>RB，所以各因素對實驗結果影響的主次順序為：pH值>H2O2投加量>Fe2+投加量；對于 H2O2投加量這一因素來說，因為K2>K3>K1，所以第2水平為最優；同理，因素B的最佳水平為第3水平，因素C為第2水平。因而本試驗最優水平組合為A2B3C2。

結論

通過研究分析得出：

（1）在給定的水平下，三種因素對Fenton反應處理苯酚廢水影響的主次順序為：pH值>H2O2投加量>Fe2+投加量。

（2）正交試驗得出最佳因素組合為：H2O2投加量為2mL/L，Fe2+投加量為4g/L，pH值為3。

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