_铁碳微电解-H_2O_2耦合联用的类Fenton法处理制浆造纸废水 (1)

第32卷第12期2013年12月环境化学ENVIＲONMENTALCHEMISTＲYVol．32，No．12December20132013年3月18日收稿．*国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07204-001-002)资助．＊＊通讯联系人，Tel:15713838806;E-mail:yanyang6929@126．comDOI:10．7524/j．issn．0254-6108．2013．12．012铁碳微电解－H2O2耦合联用的类Fenton法处理制浆造纸废水*李海松1闫阳2＊＊买文宁2姚萌2(1．郑州大学化工与能源学院，郑州，450000;2．郑州大学水利与环境学院，郑州，450000)摘要采用铁碳微电解-H2O2耦合联用的类Fenton法处理制浆造纸废水，研究了Fe/C、pH、H2O2投加量、反应时间等因素对处理效果的影响和优化．结果表明，pH值为3，Fe/C质量比为1∶1，H2O2投加量0．0146mol·L－1，曝气反应时间75min为最优反应条件，对COD的去除率达到75．43%，也显著降低了色度和悬浮颗粒物，大大减少了运行费用，是一种深度处理造纸废水的有效方法．此外，还与铁碳微电解进行对比，结果表明，铁碳微电解/H2O2耦合联用的类Fenton法对制浆造纸废水COD去除具有明显的加强作用．关键词制浆造纸废水，铁碳微电解，类-Fenton，H2O2．制浆造纸废水具有水质成分复杂、色度高，可生化性差的特点，经传统生化处理的造纸废水，出水色度大，COD仍然较高，因此需要对出水进行深度处理［1-2］．目前对制浆造纸废水的深度处理技术主要包括物化法、高级氧化法、生化处理法和组合技术处理法等，通常是多种方法配合使用［3-4］．Fenton反应是在酸性条件下Fe2+离子催化H2O2生成强氧化性的·OH基团，从而氧化去除污染物，但调节pH的过程中需要耗费大量的酸和碱，运行费用昂贵［5-8］．类Fenton技术中的微电解-Fenton耦合联用工艺就是利用微电解反应后废水中有大量Fe2+存在，再投加H2O2，使二者迅速反应，这样节省了投加亚铁盐的费用，并提高了对有机物的处理效果．目前已有课题组采用铁碳微电解-H2O2法联合处理高浓度焦化废水［9］、印染废水［10-11］和制药废水［12-13］等，并取得了良好的效果．但目前鲜有将该联用技术应用于制浆造纸废水的研究．本文以制浆造纸废水为处理对象，讨论了几种影响因素，并与铁碳微电解进行了对比，初步探讨了铁碳微电解-H2O2耦合联用的类Fenton法处理制浆造纸废水的反应过程．1实验部分1．1实验材料选用的活性炭是郑州派尼化学试剂厂生产的柱状活性炭，平均粒径为20目．废铁屑选用的是直径为20—50目的碎铁屑．实验用水取自河南省某造纸有限公司的二沉池出水．其水质指标为:pH7．5—8．5，COD:240—270mg·L－1，BOD5:20—40mg·L－1，SS:20mg·L－1，色度80倍．1．2实验仪器和分析方法仪器:六联水浴锅，六联搅拌机，六联电炉，曝气泵，烘箱，FA1004B电子天平，pHS-3C酸度计．分析方法:COD:重铬酸钾氧化法，BOD5:五日生化法，SS:重量法，色度:稀释倍数法．1．3实验方法活性炭的预处理:将其浸泡在实验废水中24h，期间每隔8h换1次废水，使活性炭达到吸附饱和状态，然后将其置于105℃烘箱中烘干，备用．废铁屑的活化:首先将铁屑放到装有5mol·L－1NaOH溶液的烧杯中，50℃恒温水浴30min，以去除12期李海松等:铁碳微电解-H2O2耦合联用的类Fenton法处理制浆造纸废水2303表面的油渍．随后，再置于20%的稀硫酸溶液中浸泡20min，使铁屑的氧化层基本溶解，然后将铁屑用蒸馏水冲洗干净，放入烘箱中105℃下烘干，备用．铁碳微电解-H2O2耦合类Fenton实验，实验装置如图1所示．取200mL水样于1L烧杯中，调节水样pH值，加入一定量的活性炭、废铁屑、30%H2O2，将砂滤曝气头插入液面底部，开启曝气泵(50L·min－1)，反应一定时间后，将上清液倒入干净的烧杯中，然后分别加入5mL0．1wt%的PAM溶液，在搅拌机上以300r·min－1快搅3min，以80r·min－1慢搅15min，静置1h，测定废水处理前后COD值的变化．利用COD去除率来评价催化剂的活性．图1微电解反应装置图Fig．1Micro-electrolysisexperimentillustration2结果和讨论2．1Fe/C质量比对造纸废水处理效果的影响在pH=3，曝气时间为60min，H2O2投加量为0．0146mol·L－1，固液比为1∶10条件下，依次按Fe/C质量比4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4投加反应，COD去除