Fenton试剂_活性炭吸附处理焦化废水的研究_王春敏

第35卷第7期辽宁化工Vol.35,No.72006年7月LiaoningChemicalIndustryJuly,2006Fenton试剂-活性炭吸附处理焦化废水的研究王春敏,吴少艳,王维军(唐山学院土木系,河北唐山063000)摘要:对Fenton试剂-活性炭吸附联用技术处理焦化废水进行了研究。首先考察了pH值、H2O2投加量、[Fe2+]/[H2O2]等因素对Fenton试剂氧化处理效果的影响以及Fenton试剂氧化阶段H2O2投加量对活性炭吸附效果的影响;然后考察活性炭投加量、吸附时间、pH值等因素对活性炭吸附阶段处理效果的影响。结果表明,Fenton试剂-活性炭吸附工艺处理焦化废水的最佳操作条件为:Fenton试剂氧化阶段H2O2投加量为55mmol/L,[Fe2+]/[H2O2]=1∶10,初始pH=3;活性炭吸附阶段活性炭投加量为2.5g/L,pH=3,吸附时间30min。在此操作条件下,焦化废水COD去除率达97.5%。关键词:Fenton试剂;活性炭吸附;焦化废水中图分类号:TQ085+.4文献标识码:A文章编号:10040935(2006)07038804Fenton试剂(即H2O2+Fe2+)通过H2O2和Fe2+作用产生·OH[1～3],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。而作为传统的废水处理技术,吸附法能有效的去除废水中多种污染物,经其处理后出水水质好且比较稳定,随着排放标准的日趋严格,水资源回收利用的日益迫切,吸附法在废水处理中的作用将越来越重要。其中活性炭吸附法是一种应用较早的方法,但由于活性炭价格较高,因而将其应用于低浓度污染性强的废水处理或深度处理更能充分发挥其优势,降低废水处理成本的同时提高处理效率和效果。因此,本文采用Fenton试剂氧化预处理联合活性炭吸附技术处理焦化废水,取得了良好的效果。1实验部分1.1主要仪器及药品实验仪器利用HH-5型COD测定仪,PHS-29A型酸度计,DBJ-621定时变速搅拌机。实验药品30%H2O2、FeSO4·7H2O、活性炭等均为分析纯。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(1)Fenton氧化实验取一定量水样于烧杯中,在PHS-29A型酸度计上用H2SO4或NaOH调节pH=3,再向溶液中加入一定量的FeSO4和H2O2,迅速混合,反应30min后测COD。(2)活性炭吸附实验取一定量经Fenton氧化预处理的焦化废水于烧杯中,加入活性炭,在DBJ-621定时变速搅拌机上边搅拌边吸附一定时间,然后将吸附后水样过滤,取滤液测COD。2结果与讨论2.1Fenton试剂氧化实验2.1.1pH值对焦化废水COD去除率的影响pH值是影响Fenton试剂处理效果的重要因素之一,当H2O2投加量为158mmol/L,[Fe2+]/收稿日期:2006-01-22作者简介:王春敏(1971-),女,讲师。[H2O2]=1∶10,不同pH值对焦化废水COD去除率的影响见图1。图1pH值对焦化废水COD去除率的影响由图1可见,pH在3～4之间时COD去除率较大,pH=3时COD去除率达到最大,而当pH值较低或较高时COD去除率都会迅速下降,这基本与文献报道结果一致[4,5]。依据Fenton试剂反应原理,pH值较低时,会影响Fe2+的催化再生,使整个催化反应受阻;而当pH较高时,不仅抑制了·OH的产生,而且使溶液中的Fe2+和Fe3+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力,同时较高的pH值会使H2O2产生无效分解,降低其利用率。2.1.2H2O2投加量对焦化废水COD去除率影响将焦化废水的初始pH值调到3,并在[Fe2+]与[H2O2]的摩尔比为1∶10的条件下,试验H2O2投加量对焦化废水COD去除率的影响,结果如图2所示。图2H2O2浓度对焦化废水COD去除率的影响由图2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。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[6];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。2.1.3[Fe2+]/[H2O2](摩尔比)对焦化废水COD去除率的影响在H2O2投加量为1