活性炭吸附－Fenton氧化联合工艺深度处理造纸废水的研究

活性炭吸附－活性炭吸附－Fenton氧化联合工艺深度处理造纸废水的氧化联合工艺深度处理造纸废水的研究研究[摘要]采用活性炭吸附-Fenton氧化，研究不同工艺参数对COD去除率的影响效果。研究结果表明：活性炭吸附实验的最佳条件是在pH=6.0，活性炭投加量为9.0g/L，吸附时间为60min，COD为131.9mg/L，COD的去除率最高，为16.8%，色度的去除率为46.7%;经过活性炭预处理之后，再进行Fenton氧化实验的最佳条件是废水的初始pH=3.5，FeSO4·7H2O投加量为0.805g，30%H2O2投加量为0.2mL，反应时间为30min，COD值为42.1mg/L，COD的去除率最高，为73.4%。活性炭吸附Fenton协同处理工艺适用于造纸废水的处理。[关键词]Fenton;造纸废水;COD去除;活性炭吸附据环保部统计，2016年造纸废水排放量为23.67亿吨，占全国工业废水排放量的13%。污水排放中的COD为33.5万吨，占工业COD排放总量的13.1%。造纸废水排放量大，有机污染物浓度高，生物降解性差。传统的生化方法运行成本高、投资大，且难以达到理想的处理效果。因此，急需研究一种更好的深度氧化方法来处理造纸废水。活性炭吸附方法具有有机物浓度稳定，反应速度快等优点。近年来，活性炭吸附技术在有机废水处理中受到广泛关注。Fenton氧化操作简单，反应快速，无需复杂设备。因此，本实验采用活性炭吸附Fenton联合处理造纸废水，并将活性炭引入传统的Fenton系统。探索不同pH值、不同剂量、不同反应时间和不同温度对COD去除率的影响，为造纸废水处理提供新思路、新方法，并为其提供理论依据和指导。1实验实验1.1实验用水实验用水水样采集于陕西某造纸厂废水二沉池出水口，水质指标：pH=7.45，色度=15，COD=158.5mg/L。1.2设备与药品设备与药品设备：JJ-1型精密电动搅拌器;V8型连华COD快速测定仪等。药品：FeSO4·7H2O：分析纯，天津市天力化学试剂有限公司;氯化钠、无水硫酸钠：优级纯，国药集团;活性炭：分析纯，天津科密欧试剂有限公司;过氧化氢：分析纯(质量浓度30%)，天津市大茂化学试剂厂;10%NaOH、0.1mol/LH2SO4：色谱纯，天津市康科德科技有限公司。1.3实验方法实验方法1.3.1活性炭吸附实验活性炭吸附实验取100mL水样置于250mL锥形瓶中，加入一定量清洗预处理之后干燥的活性炭，并置于磁力搅拌器上搅拌一段时间，最后沥出活性炭，取其上清液，测定COD值。1.3.2Fenton氧化实验氧化实验将活性炭吸附之后的水样，取100mL水样置于250mL烧杯中，用一定量的H2SO4或NaOH溶液调节废水pH，边搅拌边加入一定量的FeSO4·7H2O和30%的H2O2，在常温下搅拌一段间之后，用NaOH调节pH值为8，然后加入一滴PAM，静置，取其上清液，测定COD值。2正交试验结果与分析正交试验结果与分析在Fenton氧化反应体系中，初始值pH、摩尔比M、FeSO4·7H2O投加量、反应时间等均对COD处理效果有影响。为了全面考察各影响因素，设计了4因素3水平的正交试验表。具体正交试验设计条件见表1。由正交试验表1可得：Fenton氧化深度处理造纸废水影响先后顺序为：FeSO4·7H2O投加量>摩尔比M(=H2O2∶Fe2+)>pH值>反应时间。同时，初步确定各因子最佳取值为：FeSO4·7H2O投加量为0.5g/L，摩尔比M(=H2O2∶Fe2+)为1.5∶1，初始pH值为3，反应时间30min。3活性炭+Fenton氧化法单因素实验结果与分析3.1FeSO4投加量对废水投加量对废水COD去除率的影响去除率的影响在Fenton反应体系中，FeSO4起着催化作用，设计如下实验探索FeSO4用量对COD的去除效果。试验条件：在pH值3，摩尔比1∶1，反应时间30min，活性炭投加量3g/L，依次调节FeSO4·7H2O投加量为0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L。按照Fenton氧化处理试验步骤进行实验，数据记录如图1、图2所示。由图1可知，随着FeSO4投加量的增加，脱墨浆废水的COD均有所下降。在Fenton反应过程中，Fe2+作为催化产生HO·必要条件是反应中的催化剂，当Fe2+的浓度较低时，HO·的生成产量和速度都随之变小，因此去除率变得较低。在Fenton反应30min时，FeSO4投加量为0.5g/L、0.6g/L、0.8g/L的COD降解率几乎相同，且均达到了45%以上。如图2所示，考察Fenton氧化+活性炭共同处理水样时，不同FeSO4投加量对COD去除效果的影响。与图1对比可以看出，当加入活性炭时COD