Fenton试剂催化氧化法处理焦化废水的实验研究_张娴娴

Fenton试剂催化氧化法处理焦化废水的实验研究张娴娴1,2,尹光志1,2,李东伟1(1.重庆大学资源及环境科学学院,重庆400044;2.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044)摘要:以焦化废水为研究对象,采用Fenton(Fe2++H2O2)试剂催化氧化法对焦化废水进行强化一级处理实验。重点考察Fenton试剂在不同反应条件下,处理焦化废水的效果和反应的影响因素。设计了反应时间、pH值、试剂投加量、试剂配比、反应温度、投加方式等6种不同反应条件下CODCr和酚的去除实验。综合各反应条件试验结果表明:CODCr去除率为88.12%,酚去除率为89.45%,达到最佳实验处理效果。关键词:焦化废水;催化氧化;Fenton试剂中图分类号:X784文献标识码:A文章编号:1008-4495(2005)02-0012-02收稿日期:2004-09-21作者简介:张娴娴(1979-),女,山东人,硕士研究生,主要从事废水治理技术的研究与设计工作。焦化废水是由配合煤所含水分、炼焦生成的化合水、蒸馏氨水、粗苯和焦油所用直接水的冷凝水等组成,含有各种化合物(酚、氨、氰化物、硫化物)、油类、焦油和机械杂质。废水中有机物以酚类为主,占总有机物的一半以上,有机物还包括多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物等,无机污染物主要以氰化物、硫化物、铵盐等为主[1,2]。焦化废水属有毒有害高浓度有机废水,处理难度很大。作者重点考察Fenton试剂催化氧化法在处理焦化废水时的各种试验条件、影响因素及处理效果。1实验废水实验采用重庆钢铁集团焦化厂实际生产废水,其中CODCr去除实验使用原废水,酚去除实验使用蒸馏水稀释一倍废水。废水水质分析见表1。表1实验废水水质表污染物原废水浓度/(mg/L)实验用废水浓度/(mg/L)CODCr2000～30002480酚1600800苯酚8624312实验步骤及结果2.1反应时间对去除率的影响调节pH值为3.0,加入FeSO4,H2O2,混匀,使反应充分。取反应时间分别为2min,5min,10min,20min,30min,1h,2h,3h,检测CODCr和酚浓度,结果见图1。图1反应时间对去除率的影响曲线由图1可知:在5min以内,反应充分,CODCr、酚的去除率分别为83.80%,45.60%。5min以后去除率尽管有所波动,但可以看作是试验误差。考虑到实际工程上的应用,确定反应时间5min为最佳反应时间。2.2pH值对去除率的影响加入FeSO4,H2O2,混匀,调节废水pH值分别为1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0。反应时间5min,检测CODCr和酚浓度,结果见图2。从反应式H2O2+Fe2+※·OH+Fe3++OH-可知,H2O2分解·OH的速度与溶液中[OH-]的浓度有关,当溶液呈酸性时,溶液中的H+离子与OH-中和,使[OH-]减少,促使反应向右进行,加速H2O2的分解。本次实验得到了与反应机理基本吻合的·12·2005年4月矿业安全与环保第32卷第2期结果[3]。图2pH值对去除率的影响曲线从图2可见,当pH值增加时,酚和CODCr的去除率增加,在pH=3时达到最大值,继续增加则去除率反而下降。所以pH值在2.5～3.5范围内,酚和CODCr的氧化效果较好,其中以3.0为最佳,CODCr、酚去除率分别为61.00%,89.45%。2.3H2O2投加量对去除率的影响H2O2投加量以H2O2/CODCr表示,固定Fe2+∶CODCr=1∶10,调节pH值为3.0,分别取H2O2/CODCr=1.0,1.5,2.0,3.0,混匀,反应5min,检测CODCr和酚浓度,结果见图3。图3H2O2投加量对去除率的影响曲线由图3可知,开始时段去除率随着H2O2投加量的增加而增加,但当H2O2/CODCr=3.0时,投加量增加去除率反而下降。由此可见当H2O2/CODCr=3.0时,H2O2能够充分氧化水中的有机物,此时若继续增加投加量,新产生的部分自由基就得不到充分的利用。所以综合考虑H2O2/CODCr=3.0时去除效果最佳,CODCr、酚去除率分别为61.02%,83.30%。2.4Fe2+投加量对去除率的影响Fe2+投加量以Fe2+/H2O2表示,固定H2O2∶CODCr=10∶1,调节pH值为3.0,分别取Fe2+/H2O2=5,10,15,20,混匀,反应5min,检测CODCr和酚浓度,结果见图4。图4Fe2+对去除率的影响曲线由图4可知,随着Fe2+/H2O2的增加,去除率增加。当Fe2+/H2O2增加到10∶1时,酚去除率开始下降,增至15∶1时,CODCr去除率也开始下降。这是因为随着催化剂浓度的提高,H2O2的分解加快,新生成的部分OH来不及和有机物反