高雯雯 張智芳 蘇婷

摘 要：采用萃取-Fenton反應(yīng)-吸附工藝處理蘭炭廢水，分別通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到萃取段和Fenton反應(yīng)段的最優(yōu)條件，結(jié)果為：萃取劑為柴油與苯的混合物，相比1：4，萃取時(shí)間10 min，萃取溫度為25℃，酚的萃取率最大為82.8%；Fenton反應(yīng)的最佳工藝條件為：溫度為70 ℃，pH為4，F(xiàn)eSO4的投加量為4 g，H2O2的投加量為4 mL；最后經(jīng)過活性炭吸附后，蘭炭廢水的COD及酚的含量達(dá)到國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān) 鍵 詞：萃??；Fenton反應(yīng)；吸附；蘭炭廢水

中圖分類號(hào)：TQ 521.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）08-1758-03

Abstract： Coking wastewater was treated by adopting extraction-Fenton reaction-adsorption process； the best conditions of extraction stage and Fenton reaction stage were determined by single factor experiment and orthogonal experiment respectively. The results show that， the highest phenol extraction rate can reach to 82.8% when using mixed solution of diesel and benzene as extracting agent， the ratio of extractant to coking wastewater 1：4， the extraction time 10 min at 25 ℃. The optimum processing conditions of Fenton reaction are as follows： temperature 60 ℃，pH 4， FeSO4 4 g and H2O2 4 mL. In the end， coking wastewater after extraction and Fenton reaction was adsorbed by activated carbon. COD and phenol contents in treated wastewater can meet the national standard.

Key words： extraction； Fenton reaction； adsorption； coking wastewater

在焦炭煉制、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品的精制和回收過程中會(huì)產(chǎn)生蘭炭廢水，蘭炭廢水含有多種無機(jī)及有機(jī)污染物，成分復(fù)雜且污染物的含量隨煉焦工藝的不同有很大的不同[1]，因此，蘭炭廢水屬于高污染物、難降解的有機(jī)廢水。對(duì)蘭炭廢水的處理方法有多種，如催化濕式氧化法[2]、電絮凝法[3]、芬頓法[4]等。其中芬頓法具有效果顯著、操作簡單、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于各類生化性差、難降解的廢水中，但采用Fenton法要達(dá)到理想的COD去除率，需投入大量的過氧化氫，藥劑成本太高[5]，且單一的方法無法徹底地降解蘭炭廢水，蘭炭廢水的處理工藝還不夠成熟。因此本文提出采用萃取-Fenton-吸附工藝以最大程度地降解蘭炭廢水中的有害污染物質(zhì)，為行業(yè)提供一條可選擇的蘭炭廢水處理工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、1，10-鄰菲啰啉、鹽酸、硫酸亞鐵、質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%過氧化氫、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、硫酸銀、氯化銨、氫氧化鈉、苯均為分析純；柴油、活性炭均為市售材料。

5B-3型COD快速測(cè)定儀；FAll04N型電子天平；pHS-3型酸度計(jì)；DF-II數(shù)顯集熱式磁力攪拌器；722S型可見分光光度計(jì)；所用廢水為陜北榆林某焦化廠經(jīng)蒸氨的蘭炭廢水，其水質(zhì)指標(biāo)見表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

萃取工藝：本實(shí)驗(yàn)選用的萃取劑為體積比1：1柴油與苯的混合液，基本步驟為：將定量萃取劑與蘭炭廢水混合，保持總體積為50 mL，恒溫加熱磁力攪拌下攪拌一定時(shí)間，將混合液小心倒入分液漏斗中，靜置分層，取出下層水樣，采用4-氨基安替比林直接光度法測(cè)定水樣中的含酚量。

Fenton反應(yīng)：取定量萃取后的蘭炭廢水，調(diào)節(jié)蘭炭廢水的pH值，加入一定量的FeSO4·7H2O， 待溶解后，將燒杯放入恒溫加熱磁力攪拌器中，再滴加定量30%的H2O2，開始Fenton反應(yīng)，1 h后過濾取上清液，采用COD快速測(cè)定儀測(cè)定COD值。

1.3 分析方法

COD采用COD快速測(cè)定儀測(cè)定；揮發(fā)酚采用4-氨基安替比林直接光度法測(cè)定，萃取率為酚類化合物在萃取相中的量與總量之比，其計(jì)算公式為：

其中，C0和C分別為萃取前后水相中酚的含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 萃取工段工藝條件優(yōu)化

2.1.1 相比對(duì)萃取率的影響

萃取相比，指在萃取體系中，一個(gè)液相與另一個(gè)液相的體積之比。在本實(shí)驗(yàn)中，萃取相比指萃取劑與蘭炭廢水體積之比。在萃取過程中，相比的大小會(huì)影響萃取塔設(shè)備的級(jí)數(shù)以及萃余相的濃度，同時(shí)也會(huì)影響溶劑再生的所產(chǎn)生操作費(fèi)用[6，7]。圖1為常溫（25 ℃）磁力攪拌條件下相比對(duì)酚去除率的影響。由圖1可得，隨相比的增大酚去除率逐漸減小，考慮到相比越大，溶劑再生的能耗也就越大，選擇1：4為最佳的相比。

2.1.2 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響

圖 2為萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響，由圖2可得，隨萃取時(shí)間延長，萃取率曲線呈先增大，后趨于平緩的趨勢(shì)，萃取時(shí)間為10 min時(shí)，萃取率最高。因此，確定萃取時(shí)間為10 min為最佳的萃取時(shí)間。

2.1.3 萃取溫度對(duì)萃取率的影響

圖3為萃取溫度對(duì)酚去除率的影響，由圖3可得，隨溫度升高，酚萃取率逐漸降低，這是因?yàn)闇囟壬?，酚類物質(zhì)在水中的溶解度逐漸增大，使得分配系數(shù)下降，萃取率降低[8]?？紤]到實(shí)際操作條件及成本，確定常溫下即25℃為萃取的最佳溫度，此時(shí)酚的萃取率達(dá)到最大值為82.8%，COD的去除率為36.1%。

2.2 Fenton反應(yīng)

采用正交實(shí)驗(yàn)研究Fenton反應(yīng)處理蘭炭廢水的效果，設(shè)計(jì)了三水平四因素L9（34）實(shí)驗(yàn)方案，以COD去除率為考核指標(biāo)，結(jié)果見表2。

由表2可得，極差R1>R2>R3>R4，所以在選定的四個(gè)影響因素中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)影響COD去除率的因素為：溫度>pH>FeSO4>H2O2，設(shè)計(jì)的最優(yōu)組合為A2B1C3D2，即Fenton氧化法去除COD的最佳工藝條件是：溫度為70℃，pH為4，F(xiàn)eSO4的投加量為4 g，H2O2的投加量為4 mL，在最佳工藝條件下測(cè)得COD去除率為88.7%。 經(jīng)萃取-Fenton反應(yīng)后，蘭炭廢水COD降為631.9mg/L，酚的含量降為51.7 mg/L。

2.3 活性炭吸附

采用果殼活性炭對(duì)萃取-Fenton反應(yīng)后的蘭炭廢水進(jìn)行吸附，反應(yīng)在室溫磁力攪拌下進(jìn)行，果殼活性炭的投加量為10 g/L，反應(yīng)時(shí)間1 h，實(shí)驗(yàn)平行3次，3次的平均結(jié)果為COD：78.5 mg/L，酚：2.8 mg/L。

3 結(jié) 論

（1）萃取的最佳工藝條件為：相比1：4，萃取時(shí)間10 min，萃取溫度為25 ℃，此時(shí)酚的萃取率最大為82.8%，COD的去除率為36.1%。

（2）通過正交設(shè)計(jì)確定Fenton反應(yīng)最優(yōu)組合為A2B1C3D2，即Fenton反應(yīng)的最佳工藝條件是：溫度為70℃，pH為4，F(xiàn)eSO4的投加量為4 g，H2O2的投加量為4 mL，經(jīng)萃取-Fenton反應(yīng)后，蘭炭廢水COD含量降為631.9 mg/L，酚的含量降為51.7 mg/L。

（3）經(jīng)萃取-Fenton反應(yīng)-活性炭吸附后，蘭炭廢水的COD含量降為78.5 mg/L，酚的含量降為2.8 mg/L，達(dá)到國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，該工藝路線為蘭炭廢水的處理提供一條切實(shí)可行的途徑，具有一定的實(shí)踐意義。

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