利用芬顿试剂预处理西咪替丁制药废水-宋军

利用芬顿试剂预处理西咪替丁制药废水*⒇宋军(南京化工大学化工学院,南京,210009)吕有良金奇庭(西安建筑科技大学,西安,710055)摘要:西咪替丁制药废水COD高,成分复杂。采用芬顿试剂预处理,COD去除率达50%以上。小试确定了芬顿法预处理西咪替丁废水的最佳反应条件:H2O2质量浓度为3000mg/L,FeSO4质量浓度为750mg/L,氧化时间为3h,pH为3,反应温度为70℃。工程调试结果与小试结果具有良好的相关性。关键词:芬顿试剂预处理西咪替丁制药废水中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1007—7537(2000)03—0043—04西咪替丁制药废水来源于太湖流域某化学制药厂,是高浓度难处理的有机废水,不仅COD高,成分复杂,而且含有高浓度的硫元素、氮元素和盐份。目前尚无现成的处理工艺可借鉴。本研究从西咪替丁废水浓度高、水量小的特点出发,采用芬顿试剂对该废水进行预处理,取得了良好的处理效果。其出水经后续处理后,达标排放,并顺利通过了“太湖流域零点行动”的考核。1实验条件1.1废水水质西咪替丁制药废水来源于江苏某化学制药厂,水量为5m3/d,水质情况如表1。表1西咪替丁制药废水的水质Table1QualityofcimitidingpharmaceuticalwastewaterpHd(COD)/(mg/L)d(BOD5)/(mg/L)d(S2-)/(mg/L)d(Cl-)/(mg/L)7～9(15～49)×104(10～22)×104200～5002.11×104从生产的工艺过程可知,废水中的污染物主要物均为含氮的五元环结构,取代基不对称且彼此间差异较大。此外,废水中含有的三聚甲醛和多聚甲醛等均为有毒有害的物质;半胱胺基酸盐(HSCH2CH2NH2HCl)、磺酸二甲酯(CCH3SCH3SNCN)和巯基甲烷(HSCH3)中含有大量的硫元素,会对废水的生物处理起一定的抑制作用;加上废水中无机的盐酸和烧碱等,形成了成分复杂、定量组成未知的难处理废水。1.2实验方法取废水,升至所需温度,调pH值并加入FeSO4和H2O2,恒温下反应一段时间后,加碱曝气,静置后的上清液即为处理出水。改变H2O2与FeSO4投第22卷第3期南京化工大学学报Vol.22No.32000年5月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYMay2000⒇收稿日期:1999-09-29*作者简介:宋军(1973年生),女,辽宁,助教,硕士,主要研究水污染控制。量、pH值、反应时间及温度等条件,分别进行处理实验。2结果与讨论2.1小试结果2.1.1芬顿试剂组成与COD去除率的关系Fenton试剂是由双氧水和硫酸亚铁两部分组成,适当的H2O2与FeSO4的比例,是获得良好去除率的重要条件。初选实验温度为60℃,pH为3,反应时间1.5h,H2O2投量2000mg/L,改变FeSO4的投量以改变Fenton试剂的组成,可得芬顿试剂组成与处理效果及费用的关系曲线,如图1所示。(注:质量分数为30%的H2O2价格以2000元/t计,FeSO4·7H2O的价格以250元/t计。)图1芬顿试剂组成与处理效果及费用的关系Fig.1RelationshipbetweentheformofFentonreagentefficiencyoftreatmentandthecost由图1可知,西咪替丁废水在进行芬顿氧化时,当双氧水与硫酸亚铁之比为4∶1时,COD去除率最高,费用最低,由此可以选定H2O2与FeS-O4的最佳投量比为4∶1。这一结果与Feuer-stein[1]的结果略有差异,这是因为废水中的有机物种类及存在形态不同。2.1.2H2O2投加量的确定Fenton试剂氧化的基本原理是在酸性且有Fe2+存在的情况下,双氧水迅速分解,产生·OH自由基,·OH自由基具有极强的氧化性,从而将有机物氧化。双氧水投加量的多少,决定了·OH自由基生成的数量,也直接影响了Fenton试剂氧化的效果。在上述实验选定的最佳条件,即H2O2与FeSO4的投量比为4∶1的情况下,改变H2O2投量,可得双氧水投量与COD去除率的关系曲线,如图2所示。图2H2O2投加量与COD去除率的关系Fig.2RemovalefficiencyofCOSvsdosageofH2O2由图2可以看出,开始阶段,COD去除率随着H2O2投加量的增加而增大,当H2O2浓度为3000mg/L时,COD去除率最高,之后反而略有下降。从实验现象上可以看到,当H2O2质量投量较多时,废水中有很多小气泡逸出水面,这可能和副反应的存在有关[2]。当H2O2质量浓度较稀,有机物质量浓度较高时,·OH有较多的机会和有机物反应,副反应·OH+H2O2H2O+HO2·并