乙草胺廢水處理技術研究*

李新惠，姚海波，相麗英

(濱州學院化學工程系， 山東　濱州　256603)

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乙草胺廢水處理技術研究*

李新惠，姚海波，相麗英

(濱州學院化學工程系， 山東濱州256603)

采用混凝法、Fenton法這兩種方法來降低乙草胺廢水的COD。混凝法，分別從PAC用量、PAM用量以及pH值三方面研究了其混凝行為；針對Fenton法，則是從H2O2用量、H2O2和Fe2+的比值、pH值和反應時間四個方面研究了催化氧化過程；實驗結果表明，當PAC用量為1 g/L，PAC/PAM=20:1，pH=7時，混凝效果最好;當H2O2用量為16.65 mL/L，H2O2/Fe2+=5:1，pH=4，反應時間為90 min時，Fenton法對降低廢水COD的效果最好。

降低COD；混凝；Fenton氧化

乙草胺(acetochlor)是重要的旱田除草劑[1]，它的廣泛應用，使其不可避免地進入農田水、河水，甚至湖泊等水體中，尤其是農田水。此類廢水如不經過處理直接排放到市政管網和附近河流，會對水環境和人類健康造成嚴重的污染和損害。因為乙草胺農藥廢水濃度高、有機物成分復雜、色度較大等特點[2-3]，使得COD降低比較困難。一直以來，人們都在尋求經濟有效的處理工藝技術來解決農藥廢水的污染問題。研究結果表明，對于成分復雜的農藥廢水，通常是將幾種工藝手段綜合使用以使效果更加明顯[4]。本研究擬采用混凝、Fenton氧化法以及吸附相結合的方式來處理廢水。化學混凝法主要針對水中微小懸浮物和膠體物質，通過投加化學藥劑產生的凝聚和絮凝作用，使得膠體脫穩形成沉淀而去除[5]。作為廢水處理領域應用較早的方法之一，混凝法具有使用簡單、設備投資少、成本較低等優點[6]。常用的絮凝劑主要有PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰胺類)等。Fenton試劑是由過氧化氫和二價鐵鹽以一定比例混合組成的一種強氧化劑[7]，Fenton試劑的實質是在Fe2+的催化作用下，與過氧化氫之間發生鏈反應，而形成具有強氧化能力的-OH自由基，它不僅能夠使共軛體系被氧化打破，還可以使有機物分子最終轉化成二氧化碳和水等小分子[8]。樹脂吸附作為近年來有機化工廢水處理的熱點課題，具有適用范圍廣、吸附效率高、樹脂性能穩定、工藝合理、操作簡單，不會引進新污染物、易于實現工業化等特點[9]。

1　實　驗

1.1試驗材料

實驗水樣為濱州某乙草胺農藥生產企業廢水處理池中水樣，試樣水質pH值為8.5，COD為64000～66000 mg/L，SS為0.8133 g/L。

1.2實驗方法

在一定的實驗條件下，采用混凝法、Fenton氧化法、吸附法三種方法對水樣進行處理研究，以探討不同方法對降解效果的影響，實驗中降解效果以COD去降率來表征，實驗均在室溫條件下進行，采用重鉻酸鉀法來測定廢水的COD。

通過正交試驗和單因素實驗相結合的方法確定各種方法的影響因素以及各種因素的影響程度，最終通過正交數據分析得到每種方法的最佳工藝參數。

2　結果與討論

2.1混凝法正交實驗結果

取適量稀釋后的低濃度廢水，進行靜態正交實驗，綜合考察了PAC用量、PAC/PAM、pH值對廢水處理效果的影響。正交實驗與水平表見表1，正交實驗結果見表2。極差R是每個因素中的最大值與最小值的差值。R越大，說明該因素對試驗指標的影響越大。根據R大小，可以判斷因素的主次順序。

表1　混凝法處理廢水的正交實驗因素水平Table 1　Factors and levels of orthogonal test

表2　混凝法正交實驗方案與結果Table 2　Results of orthogonal test

在混凝試驗的影響條件中居主體地位；在對各種數據的方差分析后，我們得到因素B>因素C>因素A的排序，說明因素B——PAC用量對試驗的影響程度最大，第二個是因素——PAC/PAM，最后一個是pH值。絮凝劑PAC具有較好的吸附能力,其可以在較小的投加量下獲得較好的吸附效果,但并不是說投加量越高越好,如果投加量過高時,反而會使處理效果降低,因為無機絮凝劑通過水解發生多種聚合反應來生成許多長鏈狀的羥基聚合物來實現其作用,如果投加量過高的話,將不利于聚合物的生成。

2.2Fenton法處理原水樣

Fenton法處理原水樣的影響因素主要有：H2O2用量、H2O2和Fe2+的比值、pH值和反應時間。根據正交實驗法，我們做了四因素三水平的正交表(表3、表4)。

表3　四因素三水平正交表Table 3　Factors and levels of orthogonal test

表4　Fenton法正交實驗方案與結果Table 4　Results of orthogonal test

續表4

833.310390607607.94933.320430622305.71水平實驗結果總和T1184240180810185710187670T2180810177870175420175910T3182280188650186200183750T1/361413.333336027061903.3333362556.66667T2/3602705929058473.3333358636.66667T3/36076062883.3333362066.6666761250級差R39203593.3333333763.3333331143.33333T=547330

對于甲醛水，根據極差R的大小排序，我們得到因素A>因素C>因素B>因素D的排序，說明因素A對試驗的影響程度最大。

對廢水而言，針對H2O2用量對Feoton氧化的影響做單因素實驗，結果見表5和圖1。

表5　廢水Fenton單因素實驗Table 5　Single factor experiment

圖1　廢水Fenton單因素實驗Fig.1　Curves of single factor experiment

通過單因素實驗可以發現，隨著H2O2加量的增加，其分解產生的·OH越來越多，使Feoton氧化的效果越來越好，COD值也一直在下降，然而在投加量達到一定程度后，過量的H2O2將催化劑中的金屬離子氧化了，使催化劑失效同時也消耗了H2O2也抑制了·OH的產生。

3　結　論

(1)混凝正交試驗結果表明，在實驗條件是pH=7、PAC用量為1 g/L、PAC/PAM=20:1時，混凝的效果最好，此時COD下降率為25.16%且在對數據進行正交分析后得出：PAC用量在混凝試驗的影響條件中居主體地位，對試驗的影響程度最大，第二是PAC/PAM，最后一個是pH值。

(2)Fenton正交試驗結果表明，在實驗條件是pH=4、H2O2用量為16.65 mg/L、H2O2/Fe2+(mol)=5:1，反應時間為90 min時，COD降低量最大，下降了12.39%，且在對數據進行正交分析后得出：H2O2用量對于Feoton實驗的影響程度最大；在Fenton單因素實驗中，在溫度為45 ℃，pH=4，H2O2/Fe2+=5:1，反應時間為90 min時，隨H2O2用量的增加，COD先下降后上升，22.2 mg/L時COD最小。根據Fenton試劑氧化原理，我們知道適量的H2O2與Fe2+反應可以產生大量具有強氧化能力的·OH，但是過量的雙氧水也是自由基的俘獲劑會抑制溶液中·OH的濃度，所以當H2O2用量超過22.2 mg/L時COD的值會升高。

[1]陳東海, 操慶國.中國農藥廢水處理現狀[J].北方環境,2004,29(6):43-46.

[2]瞿福平,楊義燕,馮旭東,等.含氮農藥的好氧生物降解性能及廢水治理對策[J].環境科學,1999,20(4):12-15.

[3]鄭和輝,葉常明.乙草胺在水中的光化學降解動態研究[J].農藥科學與管理,2001,22(6):12-13

[4]謝冰.農藥廢水處理工藝研究[J].上海環境科學,1996,15(10):28-30.

[5]蘇威.無機絮凝劑發展及建議[J].工業水處理,1993,13(1):3-7.

[6]楊玉琦,王錚.我國混凝劑與絮凝劑的研究及應用進展[J].水處理信息報導,2004(3):5-7.

[7]鄧芳芳.基于粉煤灰的類Fenton催化處理對硝基苯酚廢水研究[D].大連理工大學,2009.

[8]E Chevallier,et al.“Feoton-like”reaction of methylhydroperoxide and ethylhydroperoxide with Fe2+in liquid aerosols under tropospheric conditions.Atmospheric Environmental, 2004(38):921-933.

[9]丁春生,李達錢.化工廢水處理技術與發展[J].浙江工業大學學報,2005,33(6):647-651.

Comprehensive Treatment Technology Research of Acetochlor Wastewater*

LIXin-hui,YAOHai-bo,XIANGLi-ying

(Department of Chemical Engineering, Binzhou University，Shandong Binzhou 256603, China)

Coagulation, Fenton methods are used to reduce the COD of acetochlor wastewater. The behaviors of coagulation were studied from the PAC dosage, PAM dosage and pH valuein. For Fenton method, catalytic oxidation process was studied from H2O2dosage, H2O2and Fe2+ratio, pH and reaction time. Experimental results showed that when PAC dosage was 1 g/L, PAC/PAM=20:1, pH=7, the coagulation effect szs best. When H2O2dosage was 16.65 mL/L, H2O2/Fe2+=5:1, pH=4, the reaction time was 90 min. Fenton method worked best to reduce the COD.

reduce COD; coagulation; Fenton oxidation

國家級大學生創新創業訓練計劃項目(201510449035)；濱州學院科研基金(BZXYG1417)。

姚海波，實驗師，主要從事化學材料研究。

X592

B

1001-9677(2016)08-0064-03