高铁酸钾与双氧水联用处理含苯废水

开发应用ｗｗｗ．ｈｘｙｓｗｇｃ．ｃｏｍ２０１５，Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．０９化学与生物工程Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ５０基金项目：湖北省自然科学基金资助项目（２０１４ＣＦＢ７７４），湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室开放基金资助项目（ＲＧＣＴ２０１３０３），武汉工程大学研究生教育创新基金资助项目（ＣＸ２０１３０１２）收稿日期：２０１５０５２４作者简介：平成君（１９８８－），男，湖北荆州人，硕士研究生，研究方向：新型有机污染物削减技术，Ｅｍａｉｌ：ｈｅｉｓｅｉｊｕｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ；通讯作者：金士威，教授，博士，博士生导师，Ｅｍａｉｌ：ｎｅｗｊｓｗ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２５４２５．２０１５．０９．０１３高铁酸钾与双氧水联用处理含苯废水平成君１，梁建奎２，金士威１，３，欧阳怡德１，肖磊１，刘旦１（１．武汉工程大学化工与制药学院绿色化工过程教育部重点实验室，湖北武汉４３００７３；２．南水北调中线干线工程建设管理局，北京１０００３８；３．中南民族大学化学与材料科学学院，湖北武汉４３００７４）摘要：研究了高铁酸钾和Ｈ２Ｏ２联用对模拟含苯废水的处理效果。考察了高铁酸钾和Ｈ２Ｏ２用量、ｐＨ值、反应温度和反应时间等因素对苯去除率的影响。结果表明，在高铁酸钾与苯的物质的量比为２∶１、Ｈ２Ｏ２与苯的质量比为８∶１、ｐＨ值为３．５、反应温度为４０℃、反应时间为３０ｍｉｎ时，苯去除率可达８７．５％以上。通过对苯降解中间产物的红外光谱分析，推测了苯的降解机理。关键词：含苯废水；高铁酸钾；双氧水；降解机理中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２５４２５（２０１５）０９００５００４苯在常温下为无色、有甜味的透明液体，具有一定的挥发性，是致癌物质。苯被广泛地应用在石油、医药、涂料等现代化学工业中。含苯废水会严重污染环境，给人体和农作物带来极大的伤害［１２］。因此，含苯废水引起了环境工作者的极大关注。张祯等［３］研究了Ｆｅｎｔｏｎ试剂处理苯、氯苯废水，在ｐＨ值为４～６、Ｈ２Ｏ２的最佳用量为水样质量的１５‰～２‰、ＦｅＳＯ４·７Ｈ２Ｏ的用量为水样质量的０４％、氧化时间３０ｍｉｎ的条件下，苯、氯苯的去除率均为９８８２％。张波等［４］采用粘土吸附的方式处理含苯废水，烷基胺改性后的粘土对苯的吸附量达到４６％。邹东雷等［５］运用微电解的方法在最优的工艺条件下对含苯废水中苯的去除率也可达到９０％左右。高铁酸钾是具有氧化、混凝等多种功能的新型水处理剂，具有很好的污水处理效果。高铁酸钾与Ｈ２Ｏ２联用处理含苯废水，可以利用高铁酸钾的强氧化性及高铁酸钾氧化产生的Ｆｅ２＋和Ｈ２Ｏ２形成的Ｆｅｎｔｏｎ体系所具有的氧化性，使苯得到进一步的降解，对于减少高铁酸钾用量、降低高铁酸钾降解含苯废水的成本具有重要的现实意义。１实验１．１试剂与仪器苯、高铁酸钾、氢氧化钠、双氧水（３０％Ｈ２Ｏ２）、３７％盐酸，均为分析纯。ＭＳＡ１２４Ｓ０ＣＥＤＡ型分析天平，Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ；ＰＨＳ２５型ｐＨ计；ＤＦ１０１Ｓ型集热式恒温加热磁力搅拌器；ＵＶ１６００型紫外可见分光光度计；８０２型离心机。１．２方法１．２．１标准曲线的绘制分别配制浓度为５ｍｇ·Ｌ－１、４ｍｇ·Ｌ－１、３ｍｇ·Ｌ－１、２ｍｇ·Ｌ－１、１ｍｇ·Ｌ－１、０５ｍｇ·Ｌ－１的苯溶液。在２５５ｎｍ波长下测定苯溶液的吸光度并绘制标准曲线。１．２．２含苯废水的处理用５０ｍＬ的移液管移取１００ｍＬ０５ｇ·Ｌ－１的含苯模拟废水于锥形瓶中，加入一定体积的双氧水，用０１ｍｏｌ·Ｌ－１的盐酸和０１ｍｏｌ·Ｌ－１氢氧化钠溶液调节废水的ｐＨ值，同时加入一定量的高铁酸钾，充分搅拌后放入指定温度的水浴箱中反应一定时间，取上层清液１０ｍＬ加入一定量的９ｇ·Ｌ－１的盐酸羟胺溶液终止反应。在２５５ｎｍ波长下测定溶液的吸光度。以相同条件下未加入苯的反应体系作为空白，根据苯的标准曲线即可计算出剩余苯的浓度，计算得到苯去平成君等：高铁酸钾与双氧水联用处理含苯废水／２０１５年第９期５１除率。１．２．３反应条件对苯去除率的影响研究以苯去除率为考核指标，分别考察高铁酸钾、双氧水用量、ｐＨ值、反应温度、反应时间对苯去除率的影响。１．２．４苯的降解机理推断取００１ｇ·Ｌ－１的含苯模拟废水２００ｍＬ，控制反应条件，在反应进行５ｍｉｎ后取５０ｍＬ反应水样，加入１ｍＬ的盐酸羟胺终止反应并用一定量的二氯甲烷萃取，测定反应中间产物的红外光谱并与苯的红外光谱进行对照，据此推断苯的降解机理。２结果与讨论２．１高铁酸钾、双氧水用量对苯去除率的影响在ｐＨ值为３．０、反应温度３５℃、反应时间３０ｍｉｎ的条件下，高铁酸钾、双氧水用量对苯去除率的影响如图１所示。ａ～ｄ，ｎ（高铁酸钾）∶ｎ（苯）