碱式过氧化氢氧化处理甲醛废水的研究

2010年8月第3期吉林师范大学学报(自然科学版)JournalofJilinNormalUniversity(NaturalScienceEdition)No．3Aug．2010碱式过氧化氢氧化处理甲醛废水的研究杨翔宇，刘南，朱悦，韩晓，郭轶伦(长春师范学院化学学院，吉林长春130032)摘要：本研究通过单因子最优水平实验确定了碱性碱式过氧化氢氧化处理甲醛废水的最佳条件．实验证实：过氧化氢与甲醛含量比、碱投加量、反应温度、反应时间、初始甲醛浓度以及非均相催化剂的加入都对氧化效果有一定的影响．在最佳氧化条件下处理甲醛浓度为998．2mg／L的模拟废水，出水中甲醛含量为14．5mg／L，去除率达98．55％．实验还证实，甲醛去除率随其初始浓度的升高而升高，且非均相催化剂的加入对氧化效果具有一定的改善作用．关键词：甲醛废水；碱式氧化；过氧化氢中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1674—3873一(2010)03—0043—03甲醛(HCHO)作为重要的工业原料，应用广泛，但其具有较强的生物毒性，且被列为1类致癌物，若肆意排放则会造成严重的环境污染和生态破坏．由于甲醛的毒性，生物法仅限于处理低浓度的甲醛废水uo；物理及物化方法可以部分回收甲醛，但设备费用较高，如蒸汽吹脱法怛o；化学法较为直接，可处理甲醛废水的浓度范围较广，二氧化氯法旧J可以有效地处理低浓度甲醛废水，近年来高级氧化技术蓬勃发展，目前建立的甲醛废水氧化体系有：湿式氧化体系、O气／MgO／H902体系l4|、UV—Fenton[5|、Fe／活性炭[6~7]、Pt／活性炭[8|、Cu／Co／活性炭[9]等，但这些方法存在的不足是，反应条件比较苛刻(如高温)、操作复杂或催化剂再生陈本过高，因此难以推广高浓度甲醛废水处理的至实际应用．本研究拟建立一套条件相对温和、操作简便的甲醛废水处理工艺．1试剂、仪器与实验方法1．1主要试剂与仪器主要试剂：过氧化氢溶液(30％，优级纯)；甲醛(36～38％，分析纯)，乙酰丙酮(分析纯)；冰醋酸(分析纯)；乙酸铵(分析纯)；氢氧化钠(分析纯)主要仪器：723型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)、数显恒温水浴锅(金坛市仪器有限公司)，总有机碳测定仪(日本岛津)1．2试验方法1．2．1氧化处理实验取100ml自制模拟甲醛废水(含甲醛998．2mg／L)于250ml烧杯中，置于数显恒温水浴锅中搅拌升温至所需温度以下5C；C：，加入所需剂量的氢氧化钠溶液，继续升温至所需温度，加入过氧化氢溶液．1．2．2测定实验甲醛含量的测定采用乙酰丙酮分光光度法(GBl3197—91)，总有机碳含量(TOC，TotalOrganicCar—bon)采用差减法进行测定．经测定模拟废水水质和工业废水水质如表1．表1模拟废水水质和工业废水水质2实验结果与讨论2．1单因子最优水平实验H202作为该处理方法的氧化剂，决定着最后的处理效果；NaOH一方面要催化反应的进行，另一方面它又要中和氧化反应产生的小分子羧酸类物质，保证反应所需的碱性条件；反应温度影响着该反应的速率和能耗；反应时间影响处理效果和能耗．综上在单因子最有水平实验中，应依照H202用量([H202]／[HCHO])、NaOH用量、反应温度和反应时间的顺序逐一讨论．2．1．1[H202]／[HCHO]在反应温度为300(2，NaOH投加量为2g／L，反应时间为30min的条件下，改变H202用量(即H202投加量与HCHO含量之比)．结果表明，H202的投加收稿日期-12010—06—12第一作者简介-I杨翔宇(1983一)，男，吉林省长春市人，现为长春师范学院化学学院教师．研究方向：污水处理．·43·万方数据量控制着氧化效果，在初始HCHO含量为1000mg／L的条件下，结合经济、成本因素，控制[H202]／[HCHO]=4．2是理想的条件，此时HCHO和TOC去除率分别达到95．06％和25．65％．二者去除率相差之大说明，氧化过程并没有使HCHO完全矿化为C02，而是可能转化为了其他小分子有机物．对照实验(未投加H202)结果表明，H202是该处理过程的氧化剂，但HCHO和TOC含量均有小幅减少(均在2％以下)，这是由于HCHO的挥发造成的．具体结果见表1．10080604020过氧化氢投加量与甲醛含量比图1过氧化氢投加量与甲醛含量比对HCHO和TOC去除率的影响2．1．2NaOH用量在反应温度为30。C，[H202]／[HCHO]=4．2，反应时间为30min的条件下，改变NaOH用量．结果见图2，在NaOH投加量为O．5g／L和1g／L的实验中，10080604020ONaOH投加量／g。L。1302520誉。～～。褂15鬻oU10—O图2NaOH投加量对HCHo和ToC去除率的影晌未到30mi