电_Fenton法处理五氯硝基苯废水_班福忱

收稿日期:2005-04-10基金项目:建设部科技攻关项目(03-2-068)作者简介:班福忱(1976-),男,博士研究生,主要从事水处理技术研究.文章编号:1671-2021(2005)06-0723-03电-Fenton法处理五氯硝基苯废水班福忱,李亚峰,胡俊生,贾新军(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:.目的为了探讨一种经济且有效的含有五氯硝基苯(PCNB)废水的处理方法.方法根据电解原理,实验以活性炭纤维作为阴极,以廉价的铁板作为阳极,并向阴极不断通入空气,电解过程中生成的H2O2与阳极溶解的Fe2+形成Fenton试剂,利用Fenton试剂在电解的过程中产生的大量活性羟基OH的强氧化作用来氧化降解废水中的有机物.结果试验表明,电-Fen-ton法适用于处理质量浓度较高、且有毒性的废水,同时对其他工业废水的处理具有借鉴意义.结论在电-Fenton法处理五氯硝基苯各实验参数中,pH值对五氯硝基苯去除率的影响为最大.当在pH值为3,电解时间为60min,电流密度为17.26(A·m-2)的试验条件下,五氯硝基苯迅速降解,去除率可以达到90%以上.关键词:电-Fenton;降解;去除率;五氯硝基苯中图分类号:X703文献标识码:A目前,电化学方法处理废水已经越来越受到人们的重视[1～3]。电生成Fenton试剂是Fe2+和H2O2的结合产物.H2O2被Fe2+催化分解成大量活性羟基自由基(·OH),羟基自由基的氧化电位达2.8V,具有很强的氧化能力.能够将有机物氧化为CO2和水,且不产生有毒有害物质,故此法被称为“环境友好”的有机废水处理技术。在传统的电生成Fenton试剂体系中,通常靠外加Fe2+来实现整个反应的进行,造成Fe2+的浪费[4～10]。因此,笔者根据电解原理,以活性炭纤维为阴极,以廉价的铁板为阳极,并向阴极不断通入空气,通过电解生成Fenton试剂,利用Fenton试剂的强氧化性来对五氯硝基苯废水进行处理,取得了很好的去除效果,并且有效的降低了Fenton试剂的成本.该方法具有成本低廉、操作维护方便等优点,具有很好的推广价值.1试验方法及设备1.1试验方法取不同质量浓度的五氯硝基苯水样1L放入自制的电解槽中,在不同的pH值、离子强度、电流密度条件下,电解一定时间后,用紫外分光光度计测定上清液吸光度,通过正交实验确定最优反应条件;通过单因素实验进一步探讨进水pH、反应时间、电流密度、进水五氯硝基苯质量浓度等因素对处理效果的影响,分析最佳条件下反应的出水水质,比较废水处理前后的水质变化,探讨实验过程的最佳工艺条件.1.2试验装置与材料自制电解槽,规格为30cm×20cm×10cm.铁板面积20cm×10cm;活性炭纤维面积20cm×10cm;可调速机械搅拌器(天津市华兴科学仪器厂生产);722型紫外分光光度计(上海第三分析仪器厂生产);Na2SO4(化学纯);小型曝气装置(武汉科技环保技术有限公司生产).2试验条件的选择在电解槽参数一定的情况下,影响去除效果的因素主要有:进水五氯硝基苯的质量浓度;pH值;电解时间;电流密度.并以上述影响电解效果2005年11月第21卷第6期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Nov.2005Vol.21,No.6的4个因素设计一组正交实验.通过正交实验得出各因素对五氯硝基苯去除效果的影响,由极差大小得知各因素对处理效果的影响程度依次为:pH值;五氯硝基苯质量浓度;电解时间;电流密度.3试验结果与讨论3.1pH值对五氯硝基苯去除率的影响加入质量浓度为140mg/L五氯硝基苯废水,反应时间为80min.在该实验条件下,将pH值作调整,分别选取pH值为1～12时作测定.试验结果如图1所示.图1pH值对去除率的影响分析图1可知,五氯硝基苯在酸性的条件下去除率较高,pH值过低,不利于电解;在pH值约为3时去除效果最好,随着pH值的增高,去除率也逐渐降低;当溶液呈中性时,此时去除率达最低点;当达到碱性时,去除率又缓步提高,但是提高幅度不大.分析原因是由于在酸性条件下,H2O2在阴极比较容易形成,溶液中的铁以离子状态存在,将有效的与H2O2反应,迅速转化为羟基,使有机物和还原物质的氧化速度加快.当pH值达到碱性时,OH-的存在将抑制羟基自由基的产生,并且OH-将和铁离子结合,形成Fe(OH)3沉淀.溶液中形成了大量的Fe(OH)3,使溶液产生电凝聚,所以五氯硝基苯的去除率反而有一定的提高[11].因此实验要尽量将pH值控制在3左右.3.2五氯硝基苯质量浓度对去除率的影响调节pH值为3、分别来观察不同质量浓度的五氯硝基苯废水的去除率效果,试验结果见图2.分析图2可知,随着五氯