Fenton试剂催化氧化_混凝法处理焦化废水的实验研究_刘红

Fenton试剂催化氧化—混凝法处理焦化废水的实验研究刘红,周志辉,吴克明(武汉科技大学化工资源与环境学院,武汉430081)摘要:用Fenton试剂结合自制聚硅硫酸铝对焦化废水进行了催化氧化—混凝试验研究,选择了最佳的工作条件。结果表明,经氧化—混凝处理后废水的COD从1173mg/L降至38.2mg/L,去除率达96.7%。研究中还发现,Fenton试剂具有将废水的pH值调节为2.5～3的特性,为该工艺实际处理焦化废水提供了科学依据。关键词:Fenton试剂;化学氧化;混凝沉降;焦化废水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-6504(2004)01-0071-03Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂,由于其能产生氧化能力很强的·OH自由基,在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时,具有反应迅速,温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。因此,近30年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。焦化废水是典型的含有难降解有机污染物的工业废水,其组成复杂,除含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机物外,还含有氰化物、硫化物等无机污染物,经生化处理后废水中的COD仍高于国家排放标准,且色度和气味较重,若直接外排会对环境构成严重污染。曾有报道[1]用紫外光催化—Fenton试剂氧化法处理焦化废水,对其可行性进行了初步探讨,但光源的问题使该法难以在我国达到工业化应用[2]。本文采用Fenton试剂氧化联合聚硅硫酸铝混凝沉降的方法,对气浮一隔油后的焦化废水进行了试验研究,获得了良好的效果,为该工艺实际处理焦化废水提供了科学依据。1试验方法1.1Fenton试剂氧化试验方法试验水样取自武钢焦化厂,为未经生化处理的均和池中废水,pH=7.81,COD为1173mg/L。试验在250mL烧杯中进行,取250mL水样调pH值,放入恒温水浴中加热到设定温度,加入一定量现配(NH4)2Fe(SO4)2,一次性加入30%的H2O2溶液,搅拌,待氧化反应完成后,稍冷片刻再进行混凝沉降试验。所用试剂皆为分析纯。1.2混凝沉降试验方法将Fenton试剂氧化后水样调pH值,投加聚硅硫作者简介:刘红(1964-),女,副教授,硕士,主要从事工业水处理研究。酸铝(自制,摩尔比Al∶Si=1∶1,CAl=CSi=0.05mol/L)进行混凝沉降实验。混凝时,先快搅(150r/min)1min,再慢搅(50r/min)5min,静置30min后,取上清液测COD等项目。1.3试验仪器pHS-2C型数显酸度计;HH-5型化学耗氧量测定仪;DBJ-623型定时变速搅拌机;六联恒温水浴锅。2结果与讨论2.1氧化实验2.1.1H2O2投加量的影响取6个烧杯,各加入250mL焦化废水,按顺序分别加入1.5,3.0,4.5,6.0,7.5,9.0,10.5g/L30%的H2O2溶液,其它条件均控制为:[Fe2+]=0.4g/L,pH=3.0,反应温度75℃,反应时间1.5h,进行氧化实验。氧化后,将水样的pH用NaOH调节在7.6左右,投加2.5mL聚硅硫酸铝进行混凝沉降实验。静置30min后,下层为黄色絮凝沉淀物,上清液清澈透明,无色无味。取上清液测COD,实验数据如图1所示。由图1可见,当H2O2投加量在7.2～10.5g/L时,COD去除率为96.7%～97.2%,表明用Fenton试剂和混凝沉降处理焦化废水效果显著。为了降低药耗,并保证处理效果,将H2O2投加量选为7.2g/L。2.1.2Fe2+投加量的影响·71·Fenton试剂催化氧化—混凝法处理焦化废水的实验研究刘红,等DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.2004.02.030固定H2O2的投加量为7.2g/L,改变Fe2+加入量,其它条件同上,结果如图2所示。由图2可以看到,Fe2+投量不足,产生的·OH数量相对较少,氧化效果差;而Fe2+投量过大时,COD去除率亦有所下降,这可能是当催化剂Fe2+用量大时:(1)会过快产生羟自由基,尚来不及与有机分子反应就已发生湮灭,使降解效率下降;(2)过多的Fe2+会被H2O2氧化为Fe3+,消耗了氧化剂而使出水COD增高。此外,大量Fe3+的胶态水解产物Fe(OH)3在混凝沉降时,还会产生大量的污泥,增加后续处理的负荷和费用。适宜的Fe2+投量范围为0.6～0.8g/L,此时,H2O2与Fe2+摩尔比为H2O2/Fe2+=12∶1～9∶1。2.1.3pH的选取研究表明[3],用Fenton试剂进行氧化,适宜的pH值为2～3。笔者在研究时发现,反应前水样的pH值在废水本身所具有的中性偏碱性范围时,氧化效果较好见图3,实验结果见图4表明:虽然废水本身的pH值为7.81,但是当加入Fenton试剂后