硫酸根自由基高级氧化技术处理苯胺废水的试验研究

第47卷第9期2018年9月Vol.47No.9Sep.2018化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry硫酸根自由基高级氧化技术处理苯胺废水的试验研究王杰，曹世玮，周南（南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037）摘要：苯胺废水是工业生产中一类难生物降解的有机废水，通常采用高级氧化工艺进行预处理。本文在实验室中，考察过硫酸钾投加量、FeSO4投加量、溶液pH、温度对苯胺去除率、溶液COD去除率、TOC去除率的影响，分析该工艺的处理效果和特点，探讨较佳去除率下的反应条件。试验结果表明，在20℃的反应条件下，对于初始浓度为10μg·mL-1的苯胺废水，随过硫酸钾和硫酸亚铁投加量的增加，溶液中苯胺、COD、TOC的去除率均有所上升，当m(K2S2O4)∶m(苯胺)=1.4，n(K2S2O4)∶n(Fe2+)=1∶1时，最大去除率分别为48.4%、58.6%和24.3%。提高反应温度，硫酸根自由基氧化法的去除效果提高，反应温度提升至40℃，3种指标的去除率分别提升至59.0%、85.63%和41.89%。改变反应pH，去除率变化不明显。溶液pH对去除率的影响浮动在10%以内，pH的适应范围较广。关键词：苯胺废水；高级氧化法；硫酸根自由基氧化法中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671-9905(2018)09-0058-05作为一种重要的胺类物质，苯胺在工业生产中广泛应用于颜料、树脂、药品等方面，但同时苯胺废水也是一类难降解的废水，会危害人体健康，引起慢性中毒，甚至致畸致癌，对环境造成破坏。生物降解有机物是一种对有机废水有效的处理办法，但苯胺浓度过高会对微生物造成毒害，影响去除效果，所以在进行常规生物处理前，需对苯胺废水进行预处理。硫酸根自由基高级氧化法是一种有效的苯胺废水预处理方法，在具有强氧化性的自由基S2O82-的作用下，难降解的有机污染物氧化分解成小分子物质。研究氧化性能的影响因素、探索让自由基的氧化作用发挥到最大的反应条件、获得最大的苯胺去除率是当前的研究热点。本文拟在实验室中，探讨影响苯胺去除率、溶液COD去除率、TOC去除率的各种因素，分析该工艺的处理效果和特点，探讨较佳去除率下的反应条件。1试验部分硫酸根自由基氧化法通过产生过硫酸根离子（S2O82-）来降解去除水中的有机物。本试验在探究硫酸根自由基高级氧化法的药剂最佳投加量时，根据正交试验的原理，选定了几组具有代表性的投加量开展实验，最终确定了最佳投加量数值。实验室配制浓度为10μg·mL-1的模拟苯胺废水，用控制变量法探究过硫酸钾、硫酸亚铁、温度、pH在不同条件下的去除率。探究不同温度下的去除效果时，在各组相同投加量的基础上，改变反应温度，以20℃与恒温水浴锅加热40℃为对比。反应时间均为60min，选定苯胺去除率、溶液COD去除率、TOC去除率作为指标，最终得到较佳去除率下的各反应条件。1.1试验方法为考察过硫酸钾投加量对苯胺、COD、TOC去除率的影响，分别吸取40mL浓度为10μg·mL-1的苯胺标准使用溶液置于8个锥形瓶中，20℃下分别投加过硫酸钾，满足m(K2S2O4)∶m(C6H7N)=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4，投加FeSO4的量满足n(K2S2O4)∶n(Fe2+)=1∶1，反应时间为40min，溶液pH=7。分别测定反应前后苯胺的浓度变化量与溶液COD、TOC的变化量，计算去除率。在相同的药品投加量下，将锥形瓶置于水浴锅中，调节温度为40℃，反应时间为60min。在测定溶液COD时，投加的过硫酸钾未分解完全，剩余的过通信联系人：曹世玮，南京林业大学土木工程学院给排水科学与工程系副教授。E-mail:10019932@qq.com收稿日期：2018-06-2559第9期硫酸钾被重铬酸钾氧化，表现出还原性，会消耗掉部分重铬酸钾，导致溶液COD值升高，故在COD测定之前需排除过硫酸钾的干扰。由于过硫酸钾完全分解的温度为100℃，且在该温度下不会对溶液中的苯胺造成影响，所以当溶液反应完全后，将样品置于水浴锅中沸水加热，以去除残留的过硫酸钾对溶液COD值的干扰。为考察FeSO4投加量对苯胺、COD、TOC去除率的影响，取40mL浓度为10μg·mL-1的苯胺标准使用溶液，置于7个锥形瓶中。控制m(K2S2O4)∶m(C6H7N)=1∶1.2，使n(K2S2O8)∶n(Fe2+)分别为1∶0.25、1∶0.5、1∶0.75、1∶1、1∶1.25、1∶1.5。自然pH，反应时间为60min。为探求温度对苯胺降解的影响效果，在相同药剂投加量的基础上分2组实验进行：反应温度为20℃与40℃，恒温水浴加热。反应结束后，分别考察不同情况下苯胺、COD、TOC的去除率。为考察溶