氧化處理含油污泥的氧化劑選擇研究

康佳祺

摘 要：本文介紹了測定含油污泥主要物理因素的方法，分別實驗了選用的3種氧化劑H2O2、KMnO4、Fenton不同投加量對黏稠含油污泥的氧化效果，并分析了H2O2、KMnO4、Fenton氧化含油污泥的最佳處理效果，探討了處理含油污泥氧化劑的優化選擇。

關鍵詞：含油污泥；氧化劑；Fenton氧化；氧化處理；含油率

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

從20世紀70年代開始，國外、國內油田就開展了含油污泥處理的技術研究，研究出的方法在實際應用中都存在著一些需要改進的問題。如生物修復技術存在著的修復周期長及一些大分子有機污染物生物降解難的問題，可以采用氧化處理含油污泥技術作為生物修復的前處理方法，這種技術是將強氧化劑注入含油污泥中，將石油烴污染物轉化為更易于生物降解的化合物，從而使污染物的毒性降低甚至消除。這樣可以增加生物修復的效率和經濟可行性。本文通過實驗研究優化選擇含油污泥氧化處理的氧化劑。

一、含油污泥物理因素測定的實驗方法

1.pH值的測定：用pH計測定；

2.含水率的測定：重量法

方法原理：污泥樣品在105±2℃烘至恒重時的失重即為污泥樣品所含水分的質量。

3.含油率的測定：超聲—紅外分光光度法

石油烴的濃度依據標準“HJ637-2012水質石油類和動植物油的測定紅外分光光度法”進行。用OIL510型全自動紅外分光測油儀測定石油類含量。

4.有機質的測定：稀釋熱法

方法原理：利用濃硫酸和重鉻酸鉀迅速混合時所產生的熱來氧化有機質，以代替外加熱法中的油浴加熱，操作更加方便。

5.含油污泥總氮的測定：凱氏定氮法

方法原理：樣品在加速劑的參與下，用濃硫酸消煮時，各種含氮有機物，經過復雜的高溫分解反應，轉化為氨與硫酸結合成硫酸銨。堿化后蒸發出來的氨用硼酸吸收，以標準酸溶液滴定，求出污泥全氮量（不包括全部硝態氮）。

6.含油污泥總磷的測定：HClO4- H2SO4法

方法原理：用高氯酸分解樣品，能氧化有機質，分解礦物質，有助于膠狀硅的脫水，并能與Fe3+絡合，在灰的比色測定中抑制了硅和鐵的干擾。硫酸的存在提高消化液的溫度，同時防止消化過程中溶液蒸干，以利消化作用的順利進行。溶液中磷的測定采用鉬銻抗比色法。主要儀器 721型分光光度計；LNK-872型紅外消化爐。

三、實驗測定

1.含油污泥理化性質的測定

按照上面介紹的方法測定含油污泥理化性質，結果見表1。

2.H2O2氧化含油污泥的實驗研究

過氧化氫（H2O2）是一種在污染物氧化領域普遍使用的氧化劑，其標準氧化還原電位為1.8mV左右。將含油污泥配制成泥漿（每2g污泥加入4ml的蒸餾水），向黏稠污泥中投加一定體積濃度為30%H2O2，置于全溫振蕩器（30℃，180rpm）上反應3h，萃取反應后污泥中的石油烴，利用紅外測油儀測定污泥中石油烴含量；改變H2O2的投加量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0mL進行實驗，根據實驗結果繪制污泥中石油烴去除率與H2O2投加量的變化曲線（圖1中H2O2曲線），考察不同H2O2投加量的氧化效果。

3.KMnO4氧化含油污泥的實驗研究

KMnO4的標準氧化還原電位為1.7mV，其與有機物反應生成MnO2、CO2和中間有機物，其氧化能力受污泥的酸堿性影響較小。配制0.1mol·L-1的KMnO4溶液代替濃度為30%H2O2溶液，進行KMnO4氧化實驗，根據實驗結果繪制污泥中石油烴去除率與KMnO4投加量的變化曲線（圖1中KMnO4曲線），考察不同KMnO4投加量的氧化效果。

4.Fenton試劑氧化含油污泥的實驗研究

Fenton氧化技術是以H2O2為主體的高級氧化技術，Fenton試劑由Fe2+和H2O2組成。Fe2+與H2O2反應生成的羥基自由基（·OH）具有很強的氧化性（僅次于氟），且無選擇性，能夠氧化打破有機高分子共軛體系結構，使持久性難降解有機物降解成為有機小分子。Fenton試劑在有機廢水的處理中的應用已經廣泛而成熟，但其在固體廢棄物領域的應用研究則是剛剛起步。在Fenton氧化反應過程中，存在一個最佳的H2O2與Fe2+投加量比值，過量的H2O2與Fe2+都會影響OH·的存在濃度。使用90mmol·L-1Fe2+2mL溶液、30%H2O2對污泥進行氧化，然后改變H2O2的投加量進行實驗，根據實驗結果繪制污泥中石油烴去除率與H2O2投加量的變化曲線（圖中Fenton曲線），考察不同濃度Fenton試劑的氧化效果。

結論

（1）H2O2氧化含油污泥所達到的最大石油烴去除率為28.5%；最佳H2O2的投加量為12.0mL，當H2O2的投加量大于12.0mL時，石油烴去除率并不增加。

（2）KMnO2氧化含油污泥所達到的最大石油烴去除率為34%；最佳KMnO2的投加量為12.0mL。當KMnO2大于12.0mL時，石油烴去除率有減少趨勢。

（3）Fenton試劑氧化含油污泥所達到的最大石油烴去除率為49%；Fenton試劑最佳H2O2的投加量為8.0mL。當H2O2大于8.0mL時，石油烴去除率減少。

（4）在本實驗中，通過對比氧化曲線可以看出，在相同氧化劑用量下Fenton試劑氧化石油烴效果比H2O2 、KMnO4 要好，所以選擇最優氧化劑為Fenton試劑。

參考文獻

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