_无机离子对Fenton试剂处理丁苯橡胶废水效果的影响

第27卷第6期2009年11月石化技术与应用PetrochemicalTechnology＆ApplicationVol.27No.6Nov.2009环境工程(551～554)无机离子对Fenton试剂处理丁苯橡胶废水效果的影响杨先味1,马平生1,赵瑛2,文善雄2,刘光利2(1.兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070;2.中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060)摘要:采用Fenton试剂法对化学需氧量(CODCr)为1000～2000mg/L,pH值为3～9的丁苯橡胶废水进行处理。在Fe2+/H2O2(体积比)为9/8,初始废水pH值为3.00±0.15,反应温度为50℃,反应时间为30min的条件下,研究了Fe3+,H2PO-4,Cl-,CO2-3,SO2-4,NO-3对废水CODCr去除率的影响。结果表明,在Fenton反应过程中,适当浓度的Fe3+能够与Fe2+协同作用,增强Fenton试剂的催化氧化能力,而当Fe3+浓度过高时,反而会起到抑制作用;H2PO-4,Cl-,CO2-3对Fenton试剂的催化氧化能力有不同程度的抑制作用;SO2-4,NO-3的存在对Fenton试剂的催化氧化性能无明显影响。关键词:丁苯橡胶废水;Fenton试剂;无机离子中图分类号:X703.5文献标识码:B文章编号:1009-0045(2009)06-0551-04在乳聚丁苯橡胶的工业生产中,要排放大量的化工废水,且废水中不仅含有较高浓度的有机物,还含有一定浓度的无机离子如Fe3+,H2PO-4,Cl-,CO2-3,SO2-4,NO-3,同时这些离子也可能作为在Fenton反应过程中所需试剂而被加入。Fenton试剂(即H2O2与Fe2+)通过Fe2+和H2O2反应产生·OH,后者具有极强的氧化能力,特别适用于生物难降解或一般化学氧化法难以奏效的有机废水的处理,因此Fenton试剂法在废水处理中的应用已成为研究热点[1]。由于无机离子对Fenton试剂处理废水效果的影响未见报道,所以本工作对比研究了几种常见无机离子(Fe3+,H2PO-4,Cl-,CO2-3,SO2-4,NO-3)对Fenton试剂处理丁苯橡胶废水效果的影响,并根据无机离子在废水中的浓度确定是否应该采取相应的屏蔽措施,以确保Fenton试剂氧化处理废水的效果。1实验部分①1.1原材料FeSO4·7H2O,Fe2(SO4)3,H2O2以及磷酸二氢钾、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠等均为市售品。废水取自中国石油兰州石化公司丁苯橡胶装置的排水,水样为无色,有刺激性气味,化学需氧量(CODCr)为1000～2000mg/L,pH值为3～9。1.2实验方法取1000mL废水于烧杯中,首先加入一定量的无机离子,在酸度计上用H2SO4或NaOH调节pH值,当初始废水pH值为3.00±0.15时,置于恒温搅拌机上搅拌,再向溶液中加入硫酸亚铁,待温度达到50℃后,按Fe2+与H2O2体积比为9/8一次性加入H2O2,同时开始计时,反应30min后取出,过滤后测其CODCr。1.3测定方法按GB1616—1979中的重铬酸钾法测定试样的CODCr。在美国Hanna公司生产的211型酸度计上,测定试样的pH值。①收稿日期:2009-03-09;修回日期:2009-08-10基金项目:中国石油天然气股份有限公司炼油与化工分公司资助项目(项目编号:0704A18-06)作者简介:杨先味(1985—),女,海南东方人,硕士研究生。已发表论文2篇。2结果与讨论2.1Fe3+对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响根据Fenton试剂的作用机理,Fe2+在催化H2O2分解产生OH·方面起着重要作用。催化过程中产生的Fe3+会被还原为Fe2+而循环利用,以使反应能够持续进行。可见,Fe3+作为反应的中间产物对Fenton试剂催化氧化性能的影响也是相当重要的。因此,若在Fenton试剂中另外添加Fe3+,会对体系的催化氧化性能产生一定的影响,而实际丁苯橡胶废水中往往含有一定量的Fe3+。为此,实验在保持Fenton体系基本反应条件不变的前提下,向系统中加入质量分数为10%的Fe2(SO4)3溶液,考察了外加Fe3+对Fenton试剂处理废水的影响(见图1)。(废水初始质量浓度为1408.70mg/L)图1Fe3+对CODCr去除率的影响由图1可知,随着外加Fe3+质量浓度的提高,CODCr去除率逐渐升高,当外加Fe3+为0.9g/L时,CODCr去除率为57.72%,比采用Fenton试剂的去除率(53.97%)高出了3.75个百分点;随后再提高Fe3+质量浓度,CODCr去除率迅速下降,说明Fe3+质量浓度较高时反而会抑制Fenton试剂对废水中有机物的降解。这一现象可从Fen