粉煤灰协同非均相Fenton法处理焦化废水的研究_朱新锋

我国有大中小型焦化厂数百个，每年都有大量的焦化废水产生。焦化废水中含有数量较多的酚、氰、杂环芳烃和多环芳烃等有毒且难生物降解的有机物质，属高COD、高酚值、高氨氮量的处理难度较大的一种工业有机污水，因此焦化废水的治理成为工业废水处理的重要课题之一[1-2]。Fenton法作为一种高级氧化技术是采用过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法，反应中产生的·OH是一种氧化能力很强的自由基，能将废水中的有机物氧化，从而降低废水COD[3]。然而传统的Fenton法存在Fe2+和H2O2的利用率较低、成本过高等问题[4]，因此国内外许多研究利用其它处理技术与Fenton法联用以提高其处理效率，降低成本，如：UV/Fenton法[5]、Electric/Fenton法[6]、活性炭-Fenton组合法[7]等。试验采用粉煤灰吸附与Fenton氧化法协同处理焦化废水，在国内外研究中还鲜有报道。不仅研究了添加粉煤灰对Fenton体系的强化作用，还进一步考察了该法处理焦化废水的最佳处理条件。1试验部分1.1试验试剂及材料试验所用试剂均为分析纯，焦化废水取自平顶山天宏焦化有限责任公司，为焦化厂生化处理前的废水，外观呈棕色，有刺激性气味，pH约为7.2，COD为1024mg·L-1，主要污染物包括氨氮、酚类化合物、芳香族化合物，并有少量的硫化物和氰化物。粉煤灰来自姚孟发电有限责任公司，使用前过筛至147～177μm，粉煤灰化学成分如表1所示。1.2试验仪器与分析方法仪器：5B-1型COD快速测定仪、PHS-3C型精密PH计、CARY50Probe型紫外-可见分光光度计。分析方法：铁离子和亚铁离子的测定采用邻二氮菲分光光度法[8]，H2O2的测定采用文献[9]中的测定方法。1.3试验方法取500mL焦化废水倒入反应器中，加入一定量的FeSO4·7H2O并开启磁力搅拌器，边搅拌边投加一定量的粉煤灰，待溶液完全混合均匀后塞上密封塞，并缓慢滴加适量的H2O2进行反应。反应完成后取样，继续调节水样pH至3，以消除反应过程中产生的少量铁离子絮凝的影响，静置30min后取上表1粉煤灰化学成份（w/%）Tab.1Chemicalcompositionofflyash(w/%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O58.9628.943.511.700.742.240.52粉煤灰协同非均相Fenton法处理焦化废水的研究朱新锋1，2，张乐观1，2，李朝辉1，朱泮民1（1.河南城建学院，河南平顶山467001；2.华中科技大学环境科学与工程学院，湖北武汉430074）摘要：建立了粉煤灰协同非均相Fenton法处理焦化废水，两者协同处理对COD的去除率高于其单独处理之和。通过粉煤灰对废水中有机物的吸附和铁离子的富集，是提高COD去除率的重要因素。考察了粉煤灰投加量、初始pH、H2O2添加量和Fe2+质量浓度等因素对降解效果的影响。结果表明，粉煤灰投加量30g·L-1，初始pH=3，H2O2添加量100mmol·L-1，Fe2+质量浓度280mg·L-1的最佳条件下，经过180min的处理，焦化废水中H2O2分解率达到86.6%，COD去除率达到90.17%。关键词：非均相Fenton；粉煤灰；焦化废水中图分类号：X786文献标识码：A文章编号：1000-0770(2010)12-0059-004收稿日期：2010-03-05作者简介：朱新锋（1978－），男，讲师，博士研究生，研究方向为环境工程；联系电话：13886189212；E-mail：zhuxinfeng@hncj.edu.cn第36卷第12期2010年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.12Dec.,201059DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2010.12.018清液测定其COD。2结果与讨论2.1粉煤灰与Fenton反应的协同效果Fe2+质量浓度为224mg·L-1、H2O2添加量为80mmol·L-1、初始pH为3、粉煤灰投加量为40g·L-1，分别考察了3种不同反应体系下（单独粉煤灰、单独Fenton和粉煤灰+Fenton），研究粉煤灰和Fenton法对焦化废水中COD去除的影响，废水中COD随反应时间的变化如图1所示。由图1可知，单独粉煤灰和单独Fenton法对焦化废水中COD的去除率分别只有14.57%和51.31%，而添加粉煤灰后的Fenton法对COD的去除率则达到了74.85%，其效果高于两者的数值之和。说明粉煤灰对Fenton法起到了一定的强化作用，两者处理方法之间存在较为明显的协同效果。这与伏广龙等[10-11]采用芬顿试剂和粉煤灰沸石协同处理柠檬酸废水以及含农药废水取得的结论相同。为