_Fenton试剂氧化处理含丙烯腈废水

实验合成橡胶工业，2013－05－15，36(3):194～197CHINASYNTHETICRUBBERINDUSTRYFenton试剂氧化处理含丙烯腈废水邢立淑1，张聪2a，法芸2b，杜娟2b，宋亮2a，辛洪川2a，李明时1，李学兵2a*，兰其盈3(1.常州大学石油化工学院，江苏常州213164;2.中国科学院青岛生物能源与过程研究所a.生物燃料重点实验室;b.公共实验室，山东青岛266101;3.中国石油兰州化工研究中心，兰州730060)摘要:采用Fenton试剂氧化法处理自制的含丙烯腈(AN)废水(质量浓度为100mg/L)，通过气相色谱法、离子色谱法、元素分析等研究了处理废水产物的组成，并探讨了氧化反应机理。结果表明，在H2O2用量为1～4mL、FeSO4·7H2O质量浓度为600mg/L、初始pH值为1.3～7.0的条件下处理200mL废水时，AN可以被氧化生成不同状态的产物，其中绝大部分为气体产物，还有一定量的液体产物(含有一定量草酸和少量乙酸、乙醇酸、硝酸根和铵根离子)和固体产物(含C、N等元素的物质)，AN转化率超过95%。关键词:Fenton试剂;丙烯腈;废水;氧化;离子中图分类号:TQ330．9文献标志码:A文章编号:1000－1255(2013)03－0194－04丁腈橡胶(NBR)是丁二烯(Bd)和丙烯腈(AN)单体通过自由基引发聚合制得的一种共聚物，其分子结构中含有不饱和双键和极性基团—CN［1］，具有优异的物理机械性能及良好的耐油性能，广泛应用于各种耐油制品中。NBR的生产过程中会产生大量的废水，其中主要含有未完全回收的AN、Bd单体和各种助剂(包括防老剂、乳化剂等)，成分复杂，可降解性差，处理难度大，对环境危害大［2］。*工业废水的处理方法［3］主要包括物理化学法和化学法2种，物理化学法通过相转移将废水中的污染物去除，主要包括反渗透法和吸附法。化学法利用污染物质的化学特性(如电离性、酸碱性、氧化还原性等)来分离回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害到无害，主要包括混凝法、O3/H2O2高级氧化法、臭氧氧化法［4］及Fenton试剂氧化法等。其中，Fenton试剂氧化法［5］是常用的高级氧化技术，相对其他氧化技术而言，具有操作简单、反应物易得、费用低、无复杂设备且对环境友好等优点，已逐渐应用于橡胶、染料、防腐剂、农药等行业的废水处理工程中，具有良好的应用前景。目前，很多研究人员对NBR的废水处理做了大量研究［6－7］，但大部分工作都只是关注化学需氧量和生化需氧量的去除率，并没有具体研究废水去除过程中有害物质AN的去除率及其氧化产物组成，是否生成新的污染物质。由于国家对NBR生产废水有严格的排放标准(AN质量浓度不大于5mg/L)。因此，本工作采用Fenton试剂氧化法处理了自制的含AN废水，通过气相色谱法、离子色谱法、元素分析等研究了处理废水产物的组成，并探讨了氧化反应机理。1实验部分1.1主要原材料乙醇酸、乙酸、草酸、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根、铵根、钾、钠、镁、钙均为阿拉丁色谱纯，市售品。H2O2，优级纯，质量分数为30%，国药集团化*收稿日期:2012－11－27;修订日期:2013－02－27。作者简介:邢立淑(1983—)，女，山东潍坊人，硕士。主要从事废水处理方面的研究，已发表论文3篇。基金项目:中国科学院百人计划资助项目(KJCX2－EW－H05);国家自然科学基金资助项目(U1162203)。*通讯联系人。学试剂有限公司产品。FeSO4·7H2O，分析纯，南京化学试剂公司产品。AN，分析纯，天津BASF公司产品。1.2实验方法参照文献［1］中处理某石化企业NBR废水的研究工作，本实验采用AN质量浓度为100mg/L的自制NBR废水200mL进行模拟研究:用硫酸调节pH值，加入一定量FeSO4·7H2O(质量浓度为600mg/L)和H2O2，置于40℃恒温槽内反应45min。1.3分析与测试AN转化率用美国Varian公司生产的450－GC型气相色谱仪(色谱柱INNOWax)检测反应后剩余的AN含量。标准曲线用美国ThermoFisher公司生产的ICS5000型多功能离子色谱装置［包括双泵(DP)模块、检测器/色谱(DC)模块、淋洗液自动发生(EG)模块、自动进样器(AS)模块］测试，参考文献［8］绘制离子色谱标准曲线。阴离子交换柱:DionexIonPacAS11－HC(4mm×250mm)分析柱和保护柱(4mm×50mm)，KOH等梯度15mmol/L淋洗，流速1mL/min，柱温30℃，进样体积25μL。阳离子交换柱:DionexIonPacCS