微波强化内电解对含对硝基苯酚废水的处理

第30卷第6期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol.30,No.62007年12月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Dec.2007收稿日期:2007204210基金项目:湖北省教育厅重点资助项目(D200711007).作者简介:张惠灵(19692),女,武汉科技大学副教授,E2mail:huiling_zhang69@yahoo.com.cn微波强化内电解对含对硝基苯酚废水的处理张惠灵,郑利祥,徐亮,农佳莹(武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081)摘要:研究微波铁炭内电解对含对硝基苯酚废水的处理,初步探讨了对硝基苯酚降解反应机理。结果表明,微波不仅强化了铁炭内电解作用,而且在铁的存在下还促进了活性炭的再生。当微波功率为900W、作用时间为15min、铁炭质量比为1∶1～1.5∶1以及pH值为5时,对硝基苯酚去除率高达98%。关键词:微波;内电解;协同作用;对硝基苯酚中图分类号:X506文献标志码:A文章编号:167223090(2007)0620632204对硝基苯酚(P2nitrophenol,以下简称P2NP)是一种水溶性强的有毒化合物,主要应用于杀虫剂、除草剂和染料制造等行业[1],不经处理直接排放会对水体造成巨大污染。P2NP属难降解有机污染物,目前主要采用物化法去除。常用的活性炭吸附[2]和溶剂萃取[3]并不能完全降解P2NP,化学氧化法[4,5]成本高且对设备要求苛刻,同时还存在降解不彻底的问题。内电解与其他工艺联用的技术是当前水处理研究热点之一。本文采用微波强化内电解法处理含P2NP废水,并初步探讨了P2NP降解反应机理。1试验1.1试验材料采用分析纯P2NP和蒸馏水配制成模拟废水,质量浓度为10mg/L。颗粒活性炭取自工业品,粒度为40目。废铁屑取自武汉钢铁(集团)公司,粒度为40目。1.2试验过程将一定比例的铁炭混合物加入到400mL质量浓度为10mg/L的模拟废水中,搅拌均匀,置于微波炉内处理,然后取出冷却,定容过滤取样,测定其吸光度;滤渣放入微波中辐照再生,再生后的铁炭混合物重复使用。重复上述操作,根据P2NP有效去除率考察微波再生效果。试验工艺流程如图1所示。1.3分析和测试P2NP浓度采用普析紫外分光光度计测定。图1试验流程图通过对不同pH值下P2NP的紫外扫描发现,pH=3～5时,P2NP溶液的特征峰位于(315±1)nm;pH>5时,吸收峰向长波方向偏移;pH≥8时,吸收峰位于(400±1)nm。为消除pH值对测定结果造成的误差,特选定测定条件为:pH值为3.5～4.0,特征波长为315nm。活性炭表面形态分析采用Quanta200扫描电镜。2结果及讨论2.1活性炭处理含P2NP废水分别向400mL质量浓度为10mg/L的P2NP模拟废水中加入0.5,1.0,1.5g活性炭,搅拌均匀,每隔5min取样测定。活性炭用量对P2NP去除率的影响如图2所示。由图2可看出,在最初5min内,活性炭对P2NP有一个快速吸附过程。当活性炭加入量超过1.0g时,P2NP去除率未随活性炭用量增加而明显提高。因此,向400mL模拟废水中加入1.0g活性炭是适宜的。2.2铁炭内电解处理含P2NP废水2.2.1适宜mFe/mC的确定©1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2007年第6期张惠灵,等:微波强化内电解对含对硝基苯酚废水的处理图2不同活性炭用量下P2NP去除率◆—0.5g活性炭;▲—1.0g活性炭;※—1.5g活性炭分别向400mL质量浓度为10mg/L的P2NP模拟废水中加入1.0g活性炭及相应比例的铁屑,然后处理5,15,30min,不同mFe/mC和作用时间下的处理效果如图3所示。由图3可知,当mFe/mC为1∶1～1.5∶1时,处理效果稳定,之后随着mFe/mC增大,P2NP去除率提高幅度变缓。因此,本研究确定适宜mFe/mC为1∶1～1.5∶1。2.2.2pH值的影响图4为不同pH值下内电解时P2NP去除率随处理时间的变化趋势。由图4可知,P2NP去图4P2NP去除率与pH值的关系◆—pH为3.7;▲—pH为7.02;■—pH为8.91;※—pH为10.58除率随着pH值的减小而提高,这是因为,降低pH值能提高氧的电极电位E0(O2),并加大微电解的电位差,从而促进电极反应。反应过程如下:O2+4H++4e-→2H2OE0(O2)=1.23V(酸性)O2+2H2O+4e-→4OH-E0(O2)=0.4V(碱性或中性)但是如果pH值过低,处理时就需要加大酸的投入量,这在工程应用上是