Fenton法處理染發劑廢水的試驗分析

吳姍蔚 郭建軍 廖英儒（廣州粵康環保工程有限公司廣東廣州510000）

Fenton法處理染發劑廢水的試驗分析

吳姍蔚 郭建軍 廖英儒
（廣州粵康環保工程有限公司廣東廣州510000）

Fenton法是處理難降解有機污染物的一種有效方法。采用Fenton法處理染發廢水,試驗研究了影響CODcr去除率的各種因素,確定最佳工藝條件:pH為4.0、FeSO4·7H2O用量為2.05g/L、30%H2O2用量為12.2ml/L,在此條件下廢水的CODcr去除率可達87.5%。

Fenton法；染發劑廢水；試驗分析

染發已經成為頭發修飾的重要組成部分,一類染黑,恢復頭發的本來顏色;另一類為染成彩色,彰顯個性與時尚。染發劑是一種特殊用途的化妝品，根據使用的染料不同，染發劑可分為植物性染料、金屬性染料和合成有機染料3類；根據染色原理和染色牢度，一般分為暫時性染發劑、半持久性染發劑和持久性或氧化型染發劑。目前的廢水處理技術日益完善，對廢水的處理很妥善，然而對于染發劑廢水的處理依然較難。本文基于Fenton法處理染發劑廢水的試驗著重分析Fenton法在處理染發劑廢水的最佳處理效果。

運用Fenton方法對某化工廠排放的染發劑廢水取樣做試驗分析研究,分別分析過氧化氫與FeSO4·7H2O投入量、pH值、反應時限等方面對染發劑廢水去除的影響以此來證明試驗中Fenton法對染廢劑廢水最適當的配比條件。目前的Fenton法在處理難降解廢水有極大的現實意義。

1 Fenton法的簡要概述

法國科學家Fenton在研究中發現在酸性溶液的條件下由于Fe2+的共存，H2O2對酒石酸的氧化作用更為有效，因此過氧化氫與亞鐵鹽的結合劑被稱為Fenton試劑。在國內外對Fenton試劑處理各種廢水的研究中發現，Fenton試劑幾乎能夠把所有的有機物徹底氧化,而且還能氧化去除傳統污水處理方法難以分解和降解的有機物,所以它發展前景廣闊,能對廢水的作預處理和最終深度處理,進化和保護水質。

2 Fenton法的實驗原理分析

Fenton法是通過H2O2+Fe2+試劑中的H2O2和Fe2+的生成羥基自由基（·OH）,從而產生超強的氧化能力，屬于高級氧化技術類別，羥基自由基（·OH）及R基的化學反應原理如下：

[A]段化學反應是羥基自由基（·OH）和R基鏈化學反應的初始反應過程，Fe2++H2O2試劑的濃度很大程度上限制了（·OH）的生成量，Fe2+和H2O2之間的反應極快，能夠快速產生（·OH），同時也會產生Fe3+，Fe3+和H2O2反應之后的產物Fe2+再反應后便能再次產生（· OH），可以和很大一部分的難以分解的機物RH迅速反應獲得R基，R·在經過氧化反應后就會鏈式斷裂，最終的分解產生二氧化碳和水。

3 Fenton法的實驗過程及結果分析

3.1 試驗試劑、材料及設備

（1）30%的H2O2、A.R.級硫酸、A.R.級的FeSO4· 7H2O化學試劑；

（2）JJ-4規格的電動攪拌器、精密pH測試計；（3）某化工廠的染發劑廢水,原水pH值7.8、COD－cr2000mg/L。

3.2 試驗方法與過程

（1）取1000ml的染發劑廢水水樣置于燒杯內；

（2）調節染發劑廢水水樣pH值酸性，在燒杯內加入的FeSO4·7H2O，攪拌1min后加入一定量的30% H2O2，在常規溫度環境反應90min；

（3）反應結束后，調節pH值至8.5，加入100mg/L的聚合氯化鋁攪拌1min后加入0.3mg/L聚丙烯酰胺，攪拌1min靜置沉淀取上清液，測定水樣中的CODcr濃度及去除效果。

3.3 試驗結果分析與探究

1.分析亞鐵的投入量對CODcr的去除影響

分析Fe2+的加藥量對廢水中的COD去除表現的影響,本實驗分析H2O2固定投入為10ml/L不變,pH值固定為3.5,反應溫度為25℃，反應時間90min,根據FeSO4·7H2O的投入量的變化，廢水中COD的去除變化如圖1所示：

圖1亞鐵投加里對COD去除效果影響

圖1 充分說明，廢水中的COD去除率隨過亞鐵鹽的增加達到頂峰之后去除率下降,當FeSO4·7H2O試劑投入量超過2.05g/L后,COD去除率卻急轉下降。FeSO4· 7H2O投入量不足時不利于最初是的(·OH）量生成，FeSO4·7H2O投入量太大去除效果不佳。試驗證明染發劑廢水FeSO4·7H2O試劑最佳投入量為2.05g/L。

由此可見廢水中COD去除率并不是隨亞鐵鹽投入的增加就上升的,特別是當FeSO4·7H2O試劑投入量超過2.05g/L后,COD去除率卻急轉下降。這是由于FeSO4·7H2O試劑投入量下降后,不利于最初是的（· OH）量生成,不能促進后續反應增加（·OH）數量。若FeSO4·7H2O試劑投入量太大,又會造成（·OH）尚未于有機物發生分解反應，出現額外的化學反應,造成COD處理效果降低，同時剩余的FeSO4·7H2O影響CODcr檢測數據。所以說,FeSO4·7H2O制劑投入量應當在合適的數值范圍內,本分析中處理染發劑廢水時的FeSO4· 7H2O試劑的最佳投入量為2.05g/L。

2.分析H2O2的投入量對CODcr的去除影響

研究分析H2O2的投入量對廢水中的COD去除表現的影響，FeSO4·7H2O固定投入量2.05g/L，pH值固定為3.5，反應時間為90min。根據H2O2的投入量的變化，廢水中COD的去除變化如圖2所示：

圖2雙氧水投加里對COD去除效果影響

圖2 充分說明,廢水中的COD去除率隨過氧化氫投入量的增加先提高，達到頂峰之后去除率下降。由此可見廢水中COD去除率并不是隨H2O2投入的增加就上升的,特別是當過氧化氫投入量超過12.2mL/L后, COD去除率卻急轉下降。這由于過氧化氫的濃度下降后,生成的（·OH）量小,不能有效的氧化有機物使其降解。過氧化氫的濃度太高時,又會產生額外的化學反應,造成（·OH）減少，COD處理效果降低。所以說,過氧化氫的投入量應當在合適的配比范圍內,本分析中處理染發劑廢水樣時的過氧化氫的的最佳投加量為12.2mL/L。

3.分析pH值量對CODcr的去除影響

研究分析pH值對廢水中的COD去除表現的影響,根據上述分析結果過氧化氫量佳投入量為12.2mL/L，Fe－SO4·7H2O最佳的投入量為2.05g/L，反應時間90min時，根據pH變化對廢水中COD的去除變化如圖3所示：

圖3PH值對COD去除效果影響

圖3 充分說明，當pH值在4時，廢水COD去除效果量佳。試驗證明染發劑廢水原水CODcr2000mg/L經Fenton法處理后出水CODcr為250mg/L。基于Fenton試劑對去除效果好，工程運用中容易實現控制及運行費用不高。所以這一實驗參數對實際中的廢水處理和環保有著重要的意義。

結論

Fenton法處理染發廢水去除率高達87.5%。最佳工藝條件:pH為4.0、FeSO4·7H2O用量2.05/L、30%H2O2用量為12.2mL/時染發劑廢水處理效果最佳。

[1]陳傳好；Fenton試劑處理廢水中各影響因子的作用機機制[J]；環境科學;2000年03期；

[2]陳勝兵；Fenton試劑的氧化作用機理及其應用[J]；環境科學與技術；2004年8月；

[3]軍事醫學科學院衛生勤務與醫學情報研究所；染廢劑的安全及監管對策；日用化學工業；2012；

[4]劉詩燕，張艷，陳欣義，張鵬，吳姍蔚，熊如意；Fenton法處理印染廢水的試驗研究；《廣東化工》；2009年第8期。

吳姍蔚（1986.2-）女，工作方向：環保工程。