铁碳微电解法预处理制药废水的研究

陕西理工学院毕业论文第1页共5页铁碳微电解法预处理制药废水的研究安航飞（陕西理工化学与环境科学学院环境科学专业041班，陕西汉中723001）指导教师：舒陈华[摘要]用铁碳微电解法处理制药废水，分别考察了pH、铁碳质量比、反应时间及过氧化氢的加入对废水处理效果的影响。实验结果表明：pH值为3.0、反应时间为3h、铁碳质量比为3:1时的处理效果最好。加入过氧化氢能大幅提高COD去除率，此时，COD去除率为43%，可生化性得到明显的提高。[关键词]铁碳微电解；制药废水；COD;可生化性制药废水中含有大量的难降解的有机污染物,而且成分复杂,水质、水量变化较大,可生化性较差,因此在进行生化处理前,必须进行预处理,将污水中难生化降解的有机物转化为易降解有机物,以提高污水的可生化性。铁炭微电解法,即利用电解质溶液中铁屑和炭粒之间形成的许多微小的原电池来处理废水的电化学工艺,具有适用范围广、处理效果好、成本低廉及操作维护方便等优点[1]。20世纪60年代就有人研究,但研究还很肤浅,后来在70年代被应用到废水的治理中。由于该法的独特优点,故从诞生开始,就在美国﹑前苏联﹑日本等国引起广泛重视,已有很多专利,并取得了一些实用性成果。我国从20世纪80年代开始这一领域的研究,特别是近几年来发展较快,在印染﹑石化﹑制药等化工废水的治理中均有较多研究报道,有的已投入实际运行[2]。目前,微电解工艺被广泛研究与运用。生物难降解废水,可用微电解为预处理手段,从而实现大分子有机污染物的断链,发色及助色基团的破坏而脱色,从而提高废水可生化性,降低后续处理负荷与成本。本课题研究了铁炭微电解工艺预处理制药废水的影响因素,对运行参数进行了优化,在最佳处理工艺条件下对出水进行可生化性分析,为后续生化处理提供最佳条件。1实验部分1.11.1废水水质废水水质本次试验所用废水来自汉中市某制药厂，该制药厂是生产经营化学原料药、医药中间体、中西药制剂产品和中药GAP规范种植为主的大型医药集团公司.其制药废水水质具有有机质悬浮浓度高，易腐败等。该废水pH为4，COD为6615mg/L,BOD5为1723mg/L,BOD5/COD为0.26，可生化性较差。1.21.2实验材料和分析方法实验材料和分析方法铁屑:采用机械加工厂生产中产生的铁屑,粒径在1～3mm之间。称取定量铁屑用10%氢氧化钠溶液浸泡10min除油，用去离子水反复冲洗直至中性,加入10%的稀盐酸浸泡10min去除表面氧化物,用去离子水反复冲洗直至中性。置干燥箱内干燥备用。碳:使用的是焦炭粉末,平均粒径1mm左右。使用前在待测溶液中浸泡10mim。COD的测定:(GB11914-89）重铬酸盐法。BOD5的测定:(GB7488-87）稀释与接种法。pH值的测定:PHS-3C型pH精密仪器测量。1.31.3实验原理实验原理1.3.11.3.1铁炭微电解铁炭微电解原理原理微电解是基于金属材料的腐蚀电化学原理，将两种具有不同电极电位的金属或金属与非金属直接接触在一起，浸泡在传导性的电解质溶液中，发生电池效应而形成无数微小的腐蚀原电池(包括宏陕西理工学院毕业论文第2页共5页观电池和微观电池)[3]，金属阳极被腐蚀消耗。铁和炭的氧化还原电位相差较大,在废水中加入铁屑和铁碳粉末,由此组成腐蚀电池。它集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体。在酸性条件下,将铁碳混合物投加到电解质溶液中时,两者间会通过原电池效应发生如下的电极反应:阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+,Eθ=-0.44V阴极(C):（1）酸性条件下：2H++2e→2[H]→H2,Eθ=0V（2）中性碱性条件下：O2+2H2O+4e→4OH-,Eθ=0.40V（3）酸性富氧条件下：4H++O2+4e→H2O2,Eθ=1.23V可以看出，在酸性富氧条件下，电位差最大，腐蚀反应最快，即处理效果最好。电极反应生成的产物具有较高的化学活性。具体作用主要有:①新产生的铁表面及反应中产生的大量初生态的Fe2+和新生态[H]具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用[4];②反应生成的Fe2+参与溶液中的氧化还原反应,生成Fe3+,反应后期溶液pH值升高,Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对废水的净化效果[5]。铁炭微电解法是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用综合效应的结果[6]。1.3.2Fenton1.3.2Fenton试剂原理试剂原理Fenton试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，Fenton试剂之所以具有非常强的氧化能力是因为在低PH条件下，H2O2在Fe2+的催化作用下可以产生羟基自由基·OH，从而引发一系列的链发应，·OH同其他氧化剂相比具有更