【污水處理技術(shù)】芬頓試劑法降解高濃度制藥廢水
摘要：芬頓試劑具有非常高的氧化能力。本文以某制藥廠車間廢水為實驗用水，調(diào)節(jié)廢水pH值、H2O2（30%）投加量、FeSO4.7H2O投加量和反應(yīng)時間的不同，分析探討了降解高濃度制藥廢水的最佳條件。試驗表明，在最佳條件下芬頓試劑對此廢水CODcr的處理效率可達到65%。
關(guān)鍵詞：制藥廢水 芬頓試劑 CODcr去除率
某制藥廠主要生產(chǎn)降血壓藥物及制劑，生產(chǎn)廢水量約為1000m3/d，水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物濃度高，含有大量難降解物質(zhì)。經(jīng)分析調(diào)查決定對高濃度廢水采取預(yù)處理措施，本研究采用芬頓試劑法降解該廢水取得了較為滿意的結(jié)果，CODcr的去除率可達65%。
一、實驗部分
1、試驗儀器和試劑
85-2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司）、PHS-25數(shù)顯酸度計（中國杭州雷磁分析儀器廠）、30%H2O2（分析純，萊陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)精細化工廠）、FeSO4.7H2O（上海第二鋼鐵廠）、固體NaOH（國藥集團化學(xué)試劑有限公司）、濃H2SO4（分析純，萊陽雙雙化工有限公司）。
2、反應(yīng)機理
Fe2++H2O2→Fe3++.OH+OHˉ (1)
Fe3++H2O2→Fe2++HO2.+H+ (2)
Fe2++.OH →Fe3++OHˉ (3)
Fe3++ HO2 →Fe2+ +O2+H + (4)
.OH+ H2O2→H2O+HO2 . (5)
.OH+ 有機物分子 → 產(chǎn)物 (6)
.OH+.OH→ H2O2 (7)
Fenton試劑是由H2O2和Fe2+組成的混合體系。它通過催化分解H2O2產(chǎn)生.OH氧化有機物分子，特大分子有機物降解為小分子，或礦化為CO2和H2O等無機物。
3、試驗方法
(1) 不同pH值影響
溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調(diào)至不同的pH值，先后加入0.8gFeSO4.7H2O、8mlH2O2，攪拌反應(yīng)2小時后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。
(2) H2O2投加量影響
溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，投加等量的FeSO4.7H2O0.8g，H2O2投加量不同, 攪拌反應(yīng)2小時后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。
(3) FeSO4.7H2O投加量影響
溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，分別投加不等量的FeSO4.7H2O，H2O2投加8ml, 攪拌反應(yīng)2小時后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。
(4) 反應(yīng)時間影響
溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調(diào)至pH值4，分別投加等量的FeSO4.7H2O 0.8g，H2O2投加8ml, 攪拌，反應(yīng)不同的時間后，用定性濾紙過濾，分別測定其CODcr值。
二、結(jié)果與討論
1、pH值不同對CODcr去除率的影響
10℃的條件下，F(xiàn)eSO4.7H2O投加0.8g，H2O2投加8ml/L，反應(yīng)時間2小時見表2。不同pH值對CODcr去除率的影響。
由圖1可以看出，原水（pH=1.5）處理效果很差，隨著pH值的升高，去除率也在不斷上升。這是因為pH值過低反應(yīng)Fe3++H2O2→Fe2++HO2.+H+（2）、Fe3++HO2→Fe2+ +O2+H+（4）受到抑制，F(xiàn)e3+不能順利地被還原為Fe2+，造成反應(yīng)Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）受到抑制，.OH很難生成。當(dāng)廢水pH值為4時，對CODcr去除率達到最高值，繼續(xù)提高廢水的pH值，CODcr去除率反而下降，這是因為pH值過高，F(xiàn)e2+形成了氫氧化物沉淀，也不利于Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進行，另一方面，過高的OHˉ也不利于Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進行。根據(jù)實驗結(jié)果得知，芬頓試劑在處理該廢水的最佳pH值為4.0。
2 、H2O2投加量不同對COD去除率的影響
10℃的條件下，pH值取4，F(xiàn)eSO4.7H2O投加量為0.8g，反應(yīng)2小時的條件下，見表3。投加不同量的H2O2 對CODcr去除率的影響
從圖2中可以看出，反應(yīng)開始CODcr的去除效率是隨著H2O2投加量增加而增加的。在投加量小于10ml/L時，其遞增幅度較大，這是因為隨著H2O2投加量增加，有利于反應(yīng)Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進行，.OH的濃度也隨之相應(yīng)提高，去除率也就大大增加。當(dāng)繼續(xù)增大H2O2投加量時，過量的H2O2會與.OH發(fā)生反應(yīng).OH+ H2O2→H2 O+HO2 .（5）。造成.OH的含量逐漸減少，另外，在酸性溶液中，K2Cr2O4的氧化能力要高于H2O2，這會使一部分H2O2被氧化，測定出的COD濃度也就相應(yīng)偏高。從經(jīng)濟和去除效率的角度來看，H2O2投加量宜選擇10ml/L。
3、FeSO4.7H2O投加量不同對COD去除率的影響
10℃的條件下，pH值4，H2O2投加2ml，反應(yīng)2小時的條件下，見表4。投加不同量的FeSO4.7H2O對CODcr去除率的影響
從圖3中可以看出，F(xiàn)eSO4.7H2O投加量由1g/L升至3g/L時，CODcr的去除率逐步提高，最高達到65%。繼續(xù)增加投加量，去除率有小幅降低，分析其原因是因為起初.OH的含量會隨著Fe2+濃度的增加而增加，有利于CODcr的降低，但是當(dāng)Fe2+濃度過高時Fe2+將會與生成的.OH發(fā)生反應(yīng)，此時.OH的濃度隨著Fe2+濃度的增加而減小，所以去除率有所降低，因此我們采用的FeSO4.7H2O投加量為3g/L。
4、反應(yīng)時間對對COD去除率的影響
10℃的條件下，pH值4，F(xiàn)eSO4.7H2O投加量為0.6g，H2O2的投加量為2ml的條件下，見表5。不同反應(yīng)時間對COD去除率的影響
從圖4中可以看出，隨反應(yīng)時間的增加去除率也在較小幅度的升高，但1小時后升幅明顯減慢，最終趨于穩(wěn)定。故我們采用的反應(yīng)時間為1小時。
三、結(jié)論
1）在pH值為4，F(xiàn)eSO4投加量為3g/L，H2O2的投加量為10ml/L，反應(yīng)時間為1小時的條件下，芬頓試劑該廠高濃度制藥廢水的處理效率可以達到65%。
2）本研究所有試驗均在10℃左右進行，低于 Fenton試劑反應(yīng)的最加溫度為 25℃～40℃，但處理效果較好，適用于溫度低于最佳溫度的廢水處理。
3）試驗中加入H2O2后產(chǎn)生較多量沉淀，在實際應(yīng)用中應(yīng)考慮沉淀的去除。
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