Fenton法处理焦化废水的试验研究_王春敏

第35卷第3期辽宁化工Vol.35,No.32006年3月LiaoningChemicalIndustryMarch,2006工业水处理Fenton法处理焦化废水的试验研究王春敏,步启军,王维军(唐山学院土木系,河北唐山063000)摘要:对Fenton试剂处理焦化废水进行了研究,通过探讨H2O2投加量、[Fe2+]/[H2O2]、pH值、反应温度等因素对COD去除率的影响,确定了以下操作条件:H2O2投加量158mmol/L,n[Fe2+]/n[H2O2]=1∶10,pH=3,反应温度为30℃。在上述条件下,焦化废水COD去除率达89.9%。在此基础上,研究了H2O2投加方式对处理效果的影响。结果表明,H2O2采用分批投加时,会改善处理效果。关键词:Fenton试剂;焦化废水;COD去除率中图分类号:X783文献标识码:A文章编号:10040935(2006)03014703焦化废水中污染物组成复杂,含有挥发酚、许多难以生物降解的芳香族有机物、多环化合物和氧硫氮等杂环化合物,是一种典型的难处理高浓度有机工业废水,因此焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。目前国内各焦化企业大多采用生化法处理焦化废水,据国家冶金局统计,绝大多数焦化企业对焦化废水的处理效果不理想,达不到国家规定的排放标准。Fenton试剂(即H2O2+Fe2+)通过H2O2和Fe2+作用产生·OH[1],使其具有极强的氧化能力,特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理,近年来随着环境科学的发展,Fenton试剂法在废水处理中的应用已成为研究热点之一。本文采用Fenton试剂处理焦化废水,取得了良好的效果。1实验部分1.1主要仪器及药品HH-5型COD测定仪(江苏电分析仪器厂),PHS-29A型酸度计(上海雷磁仪器厂),HH-4数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)。30%H2O2(沈阳试剂一厂)、FeSO4·7H2O(沈阳化学试剂厂)、硫酸铁(沈阳试剂一厂)等均为分析纯。实验中水样为某焦化厂生化处理前的废水,外观呈棕色,有刺激性气味,pH值约为7.2,COD为1935mg/L,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。1.2实验方法取水样100mL于250mL烧杯中,在PHS-29A型酸度计上用H2SO4或NaOH调节pH到一定值,再向溶液中加入一定量的FeSO4和H2O2,迅速混合,置于恒温水浴锅中反应一定时间后取出,调节其pH至10以上,静置一段时间后,取上清液测其COD。2结果与讨论2.1H2O2投加量对Fenton试剂处理焦化废水效果的影响根据初步实验,确定Fenton试剂氧化处理焦化废水的初始pH=3,n[Fe2+]∶n[H2O2]=1∶10,反应温度为30℃。在此条件下,试验H2O2投加量对焦化废水COD去除率的影响,结果如图1所示。由图1可见,最初焦化废水COD去除率随H2O2投加量的增加而迅速提高,随后COD去除率增加越来越缓慢。H2O2投加量为40mmol/L时,COD去除率为72.1%;H2O2投加量为100mmol/收稿日期:2005-10-20作者简介:王春敏(1971-),女,讲师,硕士。L时,COD去除率为84%,只增加了11.9%;H2O2投加量为158mmol/L时,COD去除率达到89.9%,再增加H2O2投加量,COD去除率几乎不再变化。也就是说,当H2O2投加量较大时随着H2O2投加量的增加,Fenton氧化反应效率反而在下降。这可能是因为在H2O2浓度较低时增加H2O2投加量,生成的·OH量增加,使得焦化废水COD去除率会迅速提高;而在H2O2投加量较大时,较高浓度的H2O2一方面会造成其自身分解反应加剧,另一方面H2O2本身能清除·OH:H2O2+·OHHO2·+H2O此外,H2O2浓度过高,还会将Fe2+氧化成Fe3+,而使氧化在Fe3+的催化下进行,降低了·OH的产生效率。H2O2投加量对焦化废水COD去除率的影响2.2[Fe2+]/[H2O2](摩尔比)对Fenton试剂处理焦化废水效果的影响实验中固定H2O2投加量为158mmol/L,初始pH=3,反应温度为30℃,不同n[Fe2+]/n[H2O2]与焦化废水COD去除率的关系见表1。表1[Fe2+]/[H2O2]值对焦化废水COD去除率的影响[Fe2+]/[H2O2]值原水COD/(mg·L-1)出水COD/(mg·L-1)COD去除率/%1∶20193524587.31∶15193523188.11∶10193519589.91∶51935173.7911∶31935235.887.8由表1可见,随着[Fe2+]/[H2O2]的增大,COD去除率逐渐增大,但当[Fe2+]/[H2O2]增加到一定程度