王盼盼，呂文英，劉國光，張利朋，王蒙蒙，李富華

（廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

零價(jià)鐵活化過硫酸鈉深度處理電鍍添加劑生產(chǎn)廢水

王盼盼，呂文英，劉國光，張利朋，王蒙蒙，李富華

（廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

采用零價(jià)鐵（ZVI）活化過硫酸鈉（PS）產(chǎn)生·SO4-，以·SO4-為氧化劑深度處理電鍍添加劑生產(chǎn)廢水。考察了廢水pH、n（ZVI）∶n（PS）、c（S2O82-）和反應(yīng)溫度對(duì)廢水COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)得出廢水處理的最佳工藝條件：廢水pH為5.0，n（ZVI）∶n（PS）=1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，反應(yīng)溫度為50 ℃。在此最佳工藝條件下反應(yīng)60 min，COD去除率達(dá)到76.8%，出水COD約為42 mg/L，滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

零價(jià)鐵；過硫酸鈉；硫酸根自由基；電鍍添加劑；廢水處理

電鍍添加劑生產(chǎn)企業(yè)是為電鍍行業(yè)提供配方藥品的企業(yè)，其排放的廢水中所含污染物的組成與電鍍廢水相似，但污染物濃度遠(yuǎn)高于一般的電鍍廢水，處理難度大。處理電鍍添加劑生產(chǎn)廢水常用的方法有化學(xué)氧化法［1］、吸附法［2］和生化-混凝法［3］等?；瘜W(xué)氧化法具有氧化能力強(qiáng)、處理速度快的優(yōu)點(diǎn)，而以·SO4-為氧化劑的新型高級(jí)氧化技術(shù)在去除難降解有機(jī)物過程中顯示出巨大的潛力［4］。

本工作采用零價(jià)鐵（ZVI）活化過硫酸鈉（PS）產(chǎn)生·SO4

-，以·SO4-為氧化劑降解電鍍添加劑生產(chǎn)廢水中的難降解有機(jī)物，考察了廢水pH、n（ZVI）∶n（PS）、c（S2O82-）、反應(yīng)溫度等工藝條件對(duì)廢水處理效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)廢水為廣州某電鍍添加劑生產(chǎn)企業(yè)二次Fenton反應(yīng)處理后的廢水，COD為180 mg/L，pH 為8.4。

1.2 試劑和儀器

硫酸、NaOH、PS、ZVI：均為分析純。

PHS-3C型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠；HJ-6A型多頭數(shù)顯恒溫?cái)嚢杵鳎撼Ｖ輮W華儀器有限公司；TR420型多參數(shù)水質(zhì)分析儀：默克化工技術(shù)（上海）有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取25 mL廢水置于100 mL錐形瓶中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀硫酸調(diào)節(jié)廢水pH，然后快速加入一定量的ZVI和PS，搖勻，放入攪拌器中開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)一段時(shí)間后取出。向廢水中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)廢水pH至一定值，然后用0.45 μm的濾膜過濾，測(cè)定濾液的COD，計(jì)算COD去除率。除溫度影響實(shí)驗(yàn)外，其他實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行，每組至少做2個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。

1.4 分析方法

采用快速消解分光光度法測(cè)定COD［5］。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢水pH對(duì)COD去除率的影響

在c（S2O82-）=12 mmol/L、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、反應(yīng)溫度為室溫的條件下，廢水pH對(duì)COD去除率的影響見圖1。由圖1可見：在廢水pH為3～5的范圍內(nèi)，隨廢水pH升高，COD去除率提高；當(dāng)廢水pH為5.0、反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，COD去除率最高，為46.3%；在中性和堿性條件下，隨廢水pH升高，COD去除率逐漸下降；當(dāng)廢水pH為8.4時(shí)（不調(diào)節(jié)廢水pH），COD去除率降至15.6%。由圖1還可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，COD去除率逐漸增加；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，反應(yīng)基本平衡，去除率基本達(dá)到最大值。

圖1 廢水pH對(duì)COD去除率的影響

在廢水pH為3～5的范圍內(nèi)，隨著廢水pH的升高，COD去除率提高，可能是因?yàn)橥都拥腪VI在酸性較強(qiáng)的條件下生成Fe2+的速率過快［6］，導(dǎo)致Fe2+在催化S2O82-生成·SO4-的同時(shí)，又與有機(jī)物爭奪·SO4-，使得與有機(jī)物反應(yīng)的·SO4-減少［7］。在堿性條件下，·SO4-更易于向·OH轉(zhuǎn)化，·OH與溶液中的OH-反應(yīng)，導(dǎo)致活性物種快速猝滅［8］，且堿性條件下，F(xiàn)e2+易生成沉淀，抑制反應(yīng)的進(jìn)行［9］，因此堿性條件下COD去除率較低。本實(shí)驗(yàn)選擇廢水pH為5.0較適宜。

2.2 n（ZVI）∶n（PS） 對(duì)COD去除率的影響

在廢水pH為5.0、c（S2O82-）=12 mmol/L、反應(yīng)溫度為室溫的條件下，n（ZVI）∶n（PS）對(duì)COD去除率的影響見圖2。由圖2可見：n（ZVI）∶n（PS）=0.50、反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，COD去除率為23.4%；逐漸升高ZVI的投加量至n（ZVI）∶n（PS）= 1.00時(shí)，反應(yīng)時(shí)間60 min，COD去除率達(dá)到46.3%；繼續(xù)增加ZVI的投加量至n（ZVI）∶n（PS）=2.50時(shí)，COD去除率反而降低，反應(yīng)時(shí)間60 min，COD去除率僅為29.3%。這表明適量的鐵粉對(duì)有機(jī)物的降解有促進(jìn)作用，過量時(shí)則會(huì)抑制有機(jī)物的降解。有研究表明［10-12］，溶液中的Fe2+過量時(shí)會(huì)與體系中的有機(jī)物競爭消耗·SO4-，降低有機(jī)物的去除率。本實(shí)驗(yàn)選擇n（ZVI）∶n（PS）= 1.00較適宜。

2.3 c（S2O82-）對(duì)COD去除率的影響

在廢水pH為5.0、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、反應(yīng)溫度為室溫的條件下，c（S2O82-）對(duì)COD去除率的影響見圖3。由圖3可見：當(dāng)c（S2O82-）=6 mmol/L、反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，COD去除率為34.5%；隨著 c（S2O82-） 的逐漸增加，COD去除率逐漸提高；當(dāng)c（S2O82-）=15 mmol/L、反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，COD去除率達(dá)到66.5%；再繼續(xù)增加c（S2O8

2-），COD去除率反而逐漸下降；當(dāng)c（S2O82-）= 21 mmol/L、反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，COD 去除率為44.8%。這是因?yàn)楫?dāng)c（S2O82-）過高時(shí)，瞬間產(chǎn)生大量的自由基［13］， S2O82-會(huì)對(duì)·SO4-起到猝滅作用［14-15］，從而降低COD去除率。本實(shí)驗(yàn)選擇c（S2O82-）=15 mmol/L較適宜。

圖3 c（S2O82-）對(duì)COD去除率的影響

2.4 反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響

在廢水pH為5.0、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、c（S2O8

2-）=15 mmol/L、反應(yīng)時(shí)間為60 min的條件下，反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響見圖4。由圖4可見：隨著反應(yīng)溫度的升高，COD去除率先增加后降低；當(dāng)反應(yīng)溫度為50 ℃時(shí)，COD去除率最高，為76.8%，此時(shí)出水COD約為42 mg/L，滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［16］的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。因?yàn)殡S著反應(yīng)溫度的升高，PS吸收的能量逐漸增多，O—O鍵越容易斷裂，產(chǎn)生更多的·SO4-，使COD去除率增加［17］；而當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，能促進(jìn)Fe2+生成Fe（OH ）3沉淀，造成氧化能力降低［18］。本實(shí)驗(yàn)最佳反應(yīng)溫度為50 ℃。

圖4 反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響

3 結(jié)論

采用ZVI活化PS產(chǎn)生·SO4-，以·SO4-為氧化劑降解電鍍添加劑生產(chǎn)廢水中的難降解有機(jī)物。廢水處理的最佳工藝條件：廢水pH為5.0，n（ZVI）∶n（PS）= 1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，反應(yīng)溫度為50 ℃。在此最佳工藝條件下反應(yīng)60 min，COD去除率達(dá)到76.8%，出水COD約為42 mg/L，滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

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（編輯 祖國紅）

Advanced treatment of electroplating additive production wastewater by activated sodium persulfate with zero-valent iron

Wang Panpan，Lü Wenying，Liu Guoguang，Zhang Lipeng，Wang Mengmeng，Li Fuhua
（School of Environmental Science and Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong 510006，China）

The electroplating additive production wastewater was treated using ·SO4-as oxidizing agent which was generated by activating sodium persulfate （PS） with zero-valent iron （ZVI）. The effects of wastewater pH，n（ZVI） ∶n（PS），c（S2O82-）and reaction temperature on COD removal rate were studied. The optimum process conditions are as follows：Wastewater pH 5.0，n（ZVI）∶n（PS）= 1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，reaction temperature 50 ℃. After reacted at these conditions for 60 min，the COD removal rate reach 76.8%，the effl uent COD is about 42 mg/L，which meet the fi rst grade standard of GB18918-2002.

zero-valent iron；sodium persulfate；sulfate radical；electroplating additive；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2016）03-0299-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.03.012

2015 - 12 - 21；

2016 - 02 - 15。

王盼盼（1989—），女，河南省鶴壁市人，碩士生，電話 18239286115，電郵 wangpanpan1989@126.com。