芬顿氧化法对抗生素废水深度处理的实验研究

■重圜HAIXIAKE~UE环境科学芬顿氧化法对抗生素废水深度处理的实验研究术福建省环境科学研究院吴锡峰杨恺[摘要]研究了芬顿氧化法对抗生素废水SBR出水的深度处理效果，考察了pH值、H2O2投加量、FeSO47H2O投加量及H2O2和FeSO47H2O的投加比对废水中COD去除率的影响。结果表明：在pH值为3．0、0．6gFeSO4．7H2O、1．4mLH2O2，反应时间为3h、室温条件下，芬顿氧化法对抗生素废水SBR出水的COD去除率达77．8％，为今后难处理有机废水的深度处理提供了新思路。[关键词]抗生素废水芬顿氧化法深度处理医药工业废水主要包括中药废水、化学制药废水、抗生素类废水制药废水Ⅲ，其中抗生素生产废水是一种成分复杂、色度高、生物毒性大、含多种抑制物质的难降解高浓度有机废水，含有残留着不同种类和浓度的抗生素及其中间代谢产物，以及较多的悬浮物、硫酸盐等污染物。目前，抗生素制药废水的处理工艺有物理法、好氧生物处理法、厌氧生物处理法、好氧一厌氧生物组合工艺[2】。由于抗生素废水的水质复杂特性，传统处理方法特别是生物法处理后，出水水质仍然含有较高的COD和色度，无法做到达标排放的问题。因此，寻求一种经济而有效的抗生素制药废水深度处理技术变得非常必要。近年来，高级氧化技术在处理高浓度、难降解废水应用中取得了良好效果，而芬顿氧化法是一种高级氧化技术，是在pH值为2～5的环境体系中，利用H2O2被Fe催化产生了强氧化性的羟基自由基(．OH)，可以氧化分解水中难降解的有机物，由此产生的Fe具有絮凝沉淀效果，协同去除水中有机污染物[3】。本研究以福兴抗生素制药厂SBR生化出水(SBR出水COD含量为254～298mg／L)为研究对象，考察了pH值、H2O2投加量、FeSO4投加量及H2O2和FeSO4的投加比对芬顿氧化法处理生化出水的影响，为芬顿氧化法在医药废水深度处理技术的应用研究提供参考。1实验部分1．1实验药品与仪器1．1．1实验药品H2SO4(AR，国药集团化学试剂有限公司)；NaOH(AR，国药集团化学试剂有限公司)；FeSO47H2O(AR，西陇化工股份有限公司)；30％H：O：(AR，西陇科学股份有限公司)。·基金项目：福建省省属公益类科研院所基本科研专项(编号：2014R1004—2)。1．1．2实验仪器六联电动搅拌器(HJ．6S型，金坛市友联仪器研究所)；COD快速测定仪(5B．3A(V7)型，兰州连华环保科技有限公司)；万分之一电子分析天平(BS224S型，赛多利斯)；pH测定仪(PHBI．260型，上海仪电科学仪器股份有限公司)。1．2实验方法1．2．1芬顿氧化原理芬顿氧化反应体系复杂，关键是Fe与H202之间的链反应催化生成·OH自由基，·OH自由基的氧化能力仅次于氟，氧化电势高达2．80V。另外，·OH自由基具有很高的电负性，其电子亲和能力高达569-3kJ，具有很强的加成反应特性，其反应机理为’：Fe。+H2O2---}Fe+·OH+OH。Fe+H2O2---+Fe+·HO2+IrFe2++．0H—}Fe3+OH’Fe+·HO2---}Fe。+02+H1．2．2芬顿氧化处理废水反应取一定体积的抗生素制药废水SBR出水，调节pH值，加入一定量的FeSO47H2O和H202，在机械搅拌器上，机械搅拌。每个一段时间取样，滤纸过滤，滤液用COD快速测定仪测定其COD值。在同一反应条件下，考察不同影响因素对芬顿氧化法处理抗生素制药废水SBR出水中COD去除效果的影响。2结果与讨论2．1初始pI--I值的影响在1．0L水样、0．5gFeSO4．7H2O、1．5mLH2O2、反应时间3h、室温条件下，考察初始pH值对芬顿氧化法处理废水中COD的影响，如图1所示。2017年第1期(总第121期)19芬顿氧化法对抗生素废水深度处理的实验研究由图1可知，抗生素废水中COD随着初始pH值升高而去除率相应增大。初始pH值在2．5～4．0范围内，芬顿氧化法对抗生素废水中COD具有良好的去除效果，反应时间在120min时，去除率均超过62．7％。酸性条件下，溶液中Fe主要以Fe(OH)的形态存在，Fe(OH)在自然光照下容易产生·OH促进Fenton主反应的进行【6]。而当初始pH值低于2．0时，去除效果明显降低，但初始pH值分别为1．4和2．0时，反应时间在120min时，COD去除率分别仅为21．4％和36．6％。因此，初始pH值对芬顿氧化过程影响显著。由反应方程式Fe+H2O2一Fe十+·OH+OH。可知，当pH值较低时，Fe容易被氧化成Fe计，破坏了Fe和Fe针之间的转换平衡，降低了催化剂的量和减少了·OH的产生量，进而影响了催化氧化反应的进行。然而，pH值过高也导致·OH转化成0’，失去·OH的强氧化能力[1，而且，Fe