Fenton试剂处理香精香料废水的研究_刘环宇

给水排水Vol.34No.112008187Fenton试剂处理香精香料废水的研究刘环宇杨春平陈宏余关龙刘斌李敏郭俊元(湖南大学环境科学与工程学院,长沙410082)摘要采用Fenton试剂处理香精香料废水,试验探讨了不同pH、H2O2(30%)、FeSO4·7H2O用量和反应时间等因素对CODCr去除率的影响。结果表明,在pH为3、H2O2投加量为40mL/L、FeSO4·7H2O投加量为4g/L、反应时间为3h时,CODCr去除率为75%,色度去除率最高达到82%。Fenton试剂对香精香料生产废水的CODCr和色度都有较好处理效果。关键词香精香料废水Fenton试剂CODCr色度香精香料废水是典型的难降解工业废水,成分十分复杂,含有多种多环芳香烃和杂环类有机物[1]。目前,国内大型香精香料生产企业有将近600家,香精香料的年产量约为14万t[2]。香精香料废水的特点是:①CODCr高达几万mg/L以上;②水质波动大;③含有大量有毒有害物质,导致可生化性低;④水中污染物成分复杂[3]。此种废水是较难处理的废水之一,根据香精香料废水的性质,常用的处理方法有湿式空气氧化法[4]、催化氧化法[5]、DAF—ASBR工艺(混凝与水解、好氧相结合)[6]、兼氧—好氧工艺[7]、生物接触氧化—臭氧氧化工艺[8]等,这些方法虽然处理效率很高,但流程及构筑物均较复杂,反应时间较长,处理成本相对较高。Fenton试剂催化氧化法效率高,氧化能力极强,且对难降解工业废水有较好的处理效果,如焦化废水[9]、农药废水等都有显著效果,因而在处理高浓度、难降解、有毒有害有机废水方面表现出色[10]。本试验所处理香精香料废水厂废水产量5m3/d,而且所取水样中含有冲洗水,其CODCr只有4000～5000mg/L,因此采用Fenton试剂处理香精香料废水。1材料与方法1.1试验装置与材料PHS-3B型pH计(江苏电分析仪器厂),ES-C200A天平(湘仪天平仪器设备有限公司),MS-3型微波消解COD测定仪(国家环保局华南科学研国家自然科学基金资助项目(50778066);国家教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-05-0701)。究所华南环境科技开发有限公司),MiniMR磁力搅拌器,0～1500r/min(IKA企业广州分公司)。浓H2SO4(分析纯,上海双四化学试剂有限公司),FeSO4·7H2O(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),30%H2O2(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。试验所用废水100L,取自该厂生产车间总排污渠,水样采集时间为白天生产高峰期,在4℃下避光保存。废水为深褐色半透明状,CODCr4000～5000mg/L,BOD5900～1100mg/L,pH2～4,色度800～1000倍,为中等浓度的有机废水,BOD/COD约0.2,可生化性较差,属较难处理工业废水。1.2试验方法取香精香料水样1000mL于烧杯中,同时把烧杯放在小型磁力搅拌器上,用H2SO4或NaOH调节pH到特定值,边搅拌边加入一定量的FeSO4·7H2O晶体。待完成上述操作之后,加入一定体积的H2O2,同时开始计时,反应3h后从烧杯中取大约20mL水样。每次取完样后,先测其pH,然后再用H2SO4或NaOH调节pH至中性,过滤沉淀,取10mL过滤后的水样测CODCr。2结果与讨论2.1溶液pH的影响分别取1000mL废水置于6个烧杯中,控制FeSO4·7H2O投加量为4g/L,H2O2(30%)的投加量为40mL/L,反应时间为3h,用H2SO4溶液将pH分别调节至1、2、3、4、5、6,试验结果见图1。图1表明,当水样的pH为3时,处理效果较DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2008.11.018188给水排水Vol.34No.112008图1pH对色度和CODCr去除率的影响好。其原因是pH的变化直接影响到Fe2+、Fe3+的络合平衡体系,从而影响Fenton试剂的氧化能力。Fenton试剂是在pH呈酸性条件下发生作用的,在中性和碱性环境中,Fe2+不能催化H2O2产生·OH,而是在自身碱性条件下生成沉淀。按照经典的Fenton试剂反应理论,pH升高不仅抑制了·OH的产生,而且使溶液中Fe2+以氢氧化铁的形式沉淀而失去催化能力。当pH过低时,溶液中的H+浓度过高,Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+,催化反应受阻。有关研究显示[11]:Fenton试剂在酸性条件下,特别是pH在3～5时氧化能力很强;pH过高时,H2O2的氧化还原电位低,氧化能力弱,还会造成其无效分解,不利于CODCr的去除。从图中可以看出,在pH为3时,色度的去除也达到了最佳效果,色度的去除是随着CODCr去除效果的增加而增加的。因此在pH为3时CODCr去