微电解_Fenton联合工艺处理硝基苯废水效能研究_孙旭辉

硝基苯化合物在化学工业中应用广泛，是制备炸药、联苯胺、偶氮苯、蜡漆、鞋油、墨水的原料，也可被用作苯胺染料、香料及医药产品。其废水常常在精细化工产品的过程中产生。硝基苯是高毒性物质，美国环保局己将其列入优先控制污染物名单。目前，处理硝基苯类废水的方法主要有萃取法、生化法、吸附法﹑微电解法和氧化法。它们各有优缺点，萃取法虽操作简便但处理效果较差；生化法在应用中，当废水中硝基苯的浓度很高时，微生物就有可能中毒，其作用被抑制；吸附法中多以单纯活性炭吸附为主，并没有完全去除有机污染物且以牺牲大量木材为代价[1]；微电解法虽经济实用操作简便，但仅将硝基苯还原为苯胺，降解不彻底[2]；氧化法主要以高级氧化法为主，如西北工业大学的朱秀华利用Fenton催化氧化技术处理硝基苯废水硝基苯，去除效率达92%[3]，其方法是依据反应过程中产生的氧化能力很强的羟基自由基对硝基苯进行有效的氧化或深度氧化（矿化）达到清除的目的。河南大学的田依林等[4]所做的研究表明，对于不同种类的芳香族化合物水样，加入相同量的Fenton试剂用量时，COD去除率却有很大差异，当H2O2的用量相同时，苯胺的COD去除率可达90%左右，硝基苯水样的COD去除率却只有60%左右。究其原因可能是-NH2作为供电子基团，使得苯胺与硝基苯相比更易受羟基自由基OH·亲电试剂的攻击。由于微电解可将硝基苯大部分还原为苯胺，而苯胺比硝基苯更容易被Fenton试剂氧化分解，且微电解可以为Fenton反应提供催化剂Fe2+，因此本文采用微电解-Fenton联合工艺处理硝基苯废水，通过联合工艺与两种单独工艺分别处理硝基苯废水的效果对比，考察联合工艺的可行性和优势性。在进行联合工艺之前分别进行了微电解、Fenton工艺的参数优化试验，并分析了影响处理效果的原因。1试验部分1.1试验材料试验采用硝基苯（分析纯）配制的模拟废水，硝基苯浓度范围为300～400mg·L-1，相应的COD为400～600mg·L-1。经测定此模拟废水BOD5/COD约为0，不能直接生物降解。微电解用颗粒活性炭、废铁屑、以及分析纯盐酸来进行。Fenton反应通过在微电解出水中加入双氧水来进行。微电解－Fenton联合工艺处理硝基苯废水效能研究孙旭辉1，2，贾宇宇2，马军1，李小华2，王孝宇2（1.哈尔滨工业大学，城市水资源开发利用国家工程中心，黑龙江哈尔滨1500090；2.东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012）摘要：利用微电解-Fenton联合工艺处理硝基苯废水。进行了工艺参数条件的优化，分析了影响处理效果的原因，并在优化的参数条件下对比联合工艺与其单独处理工艺的除污染效果。结果表明，微电解-Fenton联合工艺出水硝基苯去除率达99.9%，COD去除率为69.2%。在同样参数条件下单独微电解工艺硝基苯去除率为89.7%，COD去除率为42.3%，均远远低于联合工艺，而单独Fenton工艺硝基苯去除率为99.7%，COD去除率仅为30.4%，还不及联合工艺的一半。说明联合工艺经济、高效，具有很大优势。关键词：硝基苯废水；微电解；Fenton试剂；COD中图分类号：TQ031.7；X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3700(2009)01-74-05收稿日期：2008-05-12作者简介：孙旭辉（1966-），女，博士研究生，副教授，主要从事水处理、分析化学教学和科研工作联系电话：0432-4806371；E-mail：csxuhui@hotmail.com。第35卷第1期2009年1月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.1Jan.,200974DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.01.019硝基苯含量：高效液相色谱法（Agilent1100）；COD：重铬酸钾法；BOD5：五日培养法；Fe2+：邻菲罗林分光光度法。1.2试验方法清洗废铁屑除油，用清水冲洗活性炭，按一定质量比例充分混合铁炭后填入自制微电解反应器。试验前用1：1盐酸调节900mL水样至pH为1.5～2.0，再用蠕动泵循环通过混合固定好的活性炭铁屑反应床，反应一定时间后即完成了微电解反应，检测出水硝基苯浓度和COD值。在优化电解反应条件下测定出水Fe2+浓度，按一定摩尔比例加入H2O2进行Fenton高级氧化反应降解废水。反应一定时间后测定出水剩余硝基苯浓度、COD，计算其去除率，考察处理效果。2结果与讨论2.1铁炭微电解参数试验条件的优化2.1.1Fe/C质量比对铁炭微电解处理效果的影响取废水900mL，调节pH为2，分别按Fe/C质量比为1：1、1.5：1、2：1、4：1、8：1、12：1投加，蠕动泵循环反应3h，取样测硝基苯含量，计算硝基苯去除率，结果如图1所