Fenton試劑處理廢乳化液的研究

張文超李殿秀陳生杰楊峰趙永德(．河南天辰環(huán)保科技股份有限公司， 河南 鄭州 459；．河南省科學(xué)院化學(xué)研究所， 河南 鄭州 45000)

Fenton試劑處理廢乳化液的研究

張文超1李殿秀1陳生杰1楊峰1趙永德2(1．河南天辰環(huán)保科技股份有限公司， 河南 鄭州 451192；2．河南省科學(xué)院化學(xué)研究所， 河南 鄭州 450002)

通過對(duì)廢乳化液的水質(zhì)分析，利用Fenton試劑對(duì)其進(jìn)行降解處理，探索性試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)廢乳化液的初始pH=3，F(xiàn)e2+的投加量為0.4g/ l，雙氧水投加量為40ml/l，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為120min時(shí)，廢乳化液的COD去除率最高可達(dá)84.61%。

廢乳化液;Fenton試劑;單因素試驗(yàn)

0 引言

廢乳化液是一種難處理的高濃度有機(jī)廢水，由于其所含有的廢礦物油、表面活性劑、金屬雜質(zhì)等能夠?qū)λw造成嚴(yán)重的污染[1-3]，因此，廢乳化液必須經(jīng)過特殊的處理方可排入外部環(huán)境。

Fenton試劑指的是由Fe2+及H2O2所構(gòu)成的復(fù)合氧化劑體系，具有氧化性強(qiáng)、處理時(shí)間短、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，該試劑被廣泛應(yīng)用于污水的深度處理[4-6]。

本試驗(yàn)采用Fenton試劑對(duì)廢乳化液進(jìn)行氧化處理，探討影響廢乳化液COD去除率的各項(xiàng)因素及水平，從而為廢乳化液的工業(yè)化處置提供一定的理論及實(shí)驗(yàn)參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)用水

本試驗(yàn)所采用的廢乳化液取自河南省鄭州市某危險(xiǎn)廢物處置企業(yè)物化污水車間廢乳化液處理工藝(PAC破乳、PAM絮凝沉淀)出水，經(jīng)測(cè)定，其COD為31194．7mg/l，pH為7-8。

1.2 試驗(yàn)試劑

本試驗(yàn)所采用的主要化學(xué)試劑有：30%雙氧水、硫酸、氫氧化鈉、七水合硫酸亞鐵等，產(chǎn)品均為分析純。

1.3 試驗(yàn)測(cè)試方法及儀器

pH值：采用玻璃電極法(GB6920)進(jìn)行測(cè)定，所選儀器為精密pH計(jì)；

COD：采用GB11914所示方法進(jìn)行測(cè)定；

水浴鍋、玻璃棒、量筒等。

1.4 計(jì)算方法

定義COD的去除率(%)，其計(jì)算公式為：COD去除率(%)=(COD后-COD前)/COD前

1.5 試驗(yàn)方法

量取100ml廢乳化液，隨后將其轉(zhuǎn)移至放入水浴鍋內(nèi)的燒杯中，調(diào)節(jié)廢乳化液的初始pH及反應(yīng)溫度，根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，加入0．4g/l的Fe2+，隨后向反應(yīng)體系內(nèi)加入一定量的雙氧水，利用玻璃棒充分?jǐn)嚢琛⒋磻?yīng)結(jié)束后靜置，取上清液利用1．3所示測(cè)定方法進(jìn)行水質(zhì)測(cè)定，利用1．4的計(jì)算公式核算廢水的COD去除率。

2 結(jié)果及分析

2.1 pH值對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

利用硫酸及氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水的初始pH為2-8，控制反應(yīng)溫度為室溫(25℃)，雙氧水投加量為40ml/l，反應(yīng)時(shí)間為120min，充分?jǐn)嚢韬箪o置，隨后取上清液進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 pH值對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

從表1可以看出，廢乳化液的初始pH對(duì)Fenton試劑的處理效果影響很大，當(dāng)pH=3時(shí)，COD的去除率可達(dá)84．61%，隨著pH的不斷升高，COD去除率逐漸下降，原因可能為：Fe2+催化雙氧水所產(chǎn)生的羥基自由基濃度比例與廢水的pH成反比，pH升高時(shí)會(huì)抑制羥基自由基的產(chǎn)生，同時(shí)，在高pH環(huán)境下，羥基自由基間會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)而降低其濃度[7-8]，故廢水的COD去除率不斷下降。

2.2 雙氧水投加量對(duì)COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，控制反應(yīng)溫度為室溫(25℃)，加入一定量的雙氧水，設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為120min，充分?jǐn)嚢韬箪o置，隨后取上清液進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 雙氧水投加量對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

從表2可以看出，隨著雙氧水投加量的不斷增大，廢乳化液的COD去除率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)其投加量為40ml/l時(shí)，COD的去除率可達(dá)84．58%，但隨著雙氧水投加量的進(jìn)一步增大，廢乳化液COD的去除率逐漸降低。

造成該現(xiàn)象的原因可能為：隨著雙氧水投加量的增大，反應(yīng)體系內(nèi)羥基自由基的濃度逐漸增大，從而加速了廢乳化液COD的去除效率，而當(dāng)雙氧水的投加量進(jìn)一步增大時(shí)，體系內(nèi)發(fā)生自由基間的消解反應(yīng)，從而使反應(yīng)體系內(nèi)的自由基濃度降低[9]，廢乳化液COD的去除率逐漸降低。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，加入40ml/l的雙氧水，調(diào)節(jié)試驗(yàn)的反應(yīng)溫度，設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為120min，充分?jǐn)嚢韬箪o置，隨后取上清液進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

從表3可以看出，隨著體系反應(yīng)溫度的不斷升高，廢乳化液COD的去除率逐漸升高，原因可能為：溫度的升高有利于雙氧水O-O鍵的斷裂，從而使羥基自由基的濃度逐漸升高[10]。但從表3也可以看出，當(dāng)體系的反應(yīng)溫度從25℃升高至60℃時(shí)，廢乳化液整體COD去除率變化幅度不大，故從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇體系的反應(yīng)溫度為25℃，也即室溫條件下。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，加入40ml/l的雙氧水，設(shè)定體系的反應(yīng)溫度問室溫，調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)時(shí)間，充分?jǐn)嚢韬箪o置，隨后取上清液進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢乳化液COD去除率的影響

從表4可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，廢乳化液COD的去除率逐漸升高，原因可能為：在一定時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)e2+催化雙氧水生成的羥基自由基濃度隨著時(shí)間的延長而逐漸增大[11]，從而提高了廢乳化液COD的去除率，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為120min時(shí)，COD去除率為84．58%，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步延長時(shí)，COD去除率增幅不明顯，故選擇最佳反應(yīng)時(shí)間為120min。

3 試驗(yàn)結(jié)論

(1)利用Fenton試劑處理經(jīng)破乳、絮凝沉淀處理后的廢乳化液效果明顯；

(2)經(jīng)優(yōu)化試驗(yàn)條件探索，當(dāng)反應(yīng)體系的初始pH=3、反應(yīng)溫度為室溫(25℃)、雙氧水投加量為40ml/l、反應(yīng)時(shí)間為120min時(shí)，廢乳化液的COD去除率為84．61%。

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Study on the Fenton reagent treatment of emulsifying wastewater

ZHANG Wen-chao1,LI Dian-xiu1,CHEN Sheng-jie1,YANG Feng1,ZHAO Yong-de2(1.Henan Tianchen Environment Protection Science & Technology Co.,LTD,Xinzheng 451192,China; 2.Institute of Chemistry Henan Academy of Science,Zheng Zhou 450002,China)

By analyzing of emulsifying wastewater which the Fenton reagent was used to deal with,the results showed that when the original pH was 3,the dosage of Fe2+was 0.4g/l,the hydrogen peroxide dosage was 40ml/l,in the room temperature,and the reaction time was 120min,the COD removal rate of emulsifying wastewater could reach to 84.61%.

emulsifying wastewater,Fenton reagent,single factor experiment

張文超(1987- )，男，河南平頂山人，碩士研究生，主要從事資源綜合利用方面的研究。