張文超李殿秀陳生杰楊峰趙永德(．河南天辰環(huán)保科技股份有限公司， 河南 鄭州 459；．河南省科學(xué)院化學(xué)研究所， 河南 鄭州 45000)

Fenton試劑處理廢乳化液的研究

張文超1李殿秀1陳生杰1楊峰1趙永德2(1．河南天辰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?， 河南 鄭州 451192；2．河南省科學(xué)院化學(xué)研究所， 河南 鄭州 450002)

通過對廢乳化液的水質(zhì)分析，利用Fenton試劑對其進行降解處理，探索性試驗結(jié)果表明：當(dāng)廢乳化液的初始pH=3，F(xiàn)e2+的投加量為0.4g/ l，雙氧水投加量為40ml/l，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間為120min時，廢乳化液的COD去除率最高可達84.61%。

廢乳化液;Fenton試劑;單因素試驗

0 引言

廢乳化液是一種難處理的高濃度有機廢水，由于其所含有的廢礦物油、表面活性劑、金屬雜質(zhì)等能夠?qū)λw造成嚴重的污染[1-3]，因此，廢乳化液必須經(jīng)過特殊的處理方可排入外部環(huán)境。

Fenton試劑指的是由Fe2+及H2O2所構(gòu)成的復(fù)合氧化劑體系，具有氧化性強、處理時間短、無二次污染等優(yōu)點，因此，該試劑被廣泛應(yīng)用于污水的深度處理[4-6]。

本試驗采用Fenton試劑對廢乳化液進行氧化處理，探討影響廢乳化液COD去除率的各項因素及水平，從而為廢乳化液的工業(yè)化處置提供一定的理論及實驗參考。

1 試驗部分

1.1 試驗用水

本試驗所采用的廢乳化液取自河南省鄭州市某危險廢物處置企業(yè)物化污水車間廢乳化液處理工藝(PAC破乳、PAM絮凝沉淀)出水，經(jīng)測定，其COD為31194．7mg/l，pH為7-8。

1.2 試驗試劑

本試驗所采用的主要化學(xué)試劑有：30%雙氧水、硫酸、氫氧化鈉、七水合硫酸亞鐵等，產(chǎn)品均為分析純。

1.3 試驗測試方法及儀器

pH值：采用玻璃電極法(GB6920)進行測定，所選儀器為精密pH計；

COD：采用GB11914所示方法進行測定；

水浴鍋、玻璃棒、量筒等。

1.4 計算方法

定義COD的去除率(%)，其計算公式為：COD去除率(%)=(COD后-COD前)/COD前

1.5 試驗方法

量取100ml廢乳化液，隨后將其轉(zhuǎn)移至放入水浴鍋內(nèi)的燒杯中，調(diào)節(jié)廢乳化液的初始pH及反應(yīng)溫度，根據(jù)前期試驗結(jié)果，加入0．4g/l的Fe2+，隨后向反應(yīng)體系內(nèi)加入一定量的雙氧水，利用玻璃棒充分攪拌、待反應(yīng)結(jié)束后靜置，取上清液利用1．3所示測定方法進行水質(zhì)測定，利用1．4的計算公式核算廢水的COD去除率。

2 結(jié)果及分析

2.1 pH值對廢乳化液COD去除率的影響

利用硫酸及氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水的初始pH為2-8，控制反應(yīng)溫度為室溫(25℃)，雙氧水投加量為40ml/l，反應(yīng)時間為120min，充分攪拌后靜置，隨后取上清液進行檢測，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 pH值對廢乳化液COD去除率的影響

從表1可以看出，廢乳化液的初始pH對Fenton試劑的處理效果影響很大，當(dāng)pH=3時，COD的去除率可達84．61%，隨著pH的不斷升高，COD去除率逐漸下降，原因可能為：Fe2+催化雙氧水所產(chǎn)生的羥基自由基濃度比例與廢水的pH成反比，pH升高時會抑制羥基自由基的產(chǎn)生，同時，在高pH環(huán)境下，羥基自由基間會發(fā)生分解反應(yīng)而降低其濃度[7-8]，故廢水的COD去除率不斷下降。

2.2 雙氧水投加量對COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，控制反應(yīng)溫度為室溫(25℃)，加入一定量的雙氧水，設(shè)置反應(yīng)時間為120min，充分攪拌后靜置，隨后取上清液進行檢測，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 雙氧水投加量對廢乳化液COD去除率的影響

從表2可以看出，隨著雙氧水投加量的不斷增大，廢乳化液的COD去除率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當(dāng)其投加量為40ml/l時，COD的去除率可達84．58%，但隨著雙氧水投加量的進一步增大，廢乳化液COD的去除率逐漸降低。

造成該現(xiàn)象的原因可能為：隨著雙氧水投加量的增大，反應(yīng)體系內(nèi)羥基自由基的濃度逐漸增大，從而加速了廢乳化液COD的去除效率，而當(dāng)雙氧水的投加量進一步增大時，體系內(nèi)發(fā)生自由基間的消解反應(yīng)，從而使反應(yīng)體系內(nèi)的自由基濃度降低[9]，廢乳化液COD的去除率逐漸降低。

2.3 反應(yīng)溫度對廢乳化液COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，加入40ml/l的雙氧水，調(diào)節(jié)試驗的反應(yīng)溫度，設(shè)置反應(yīng)時間為120min，充分攪拌后靜置，隨后取上清液進行檢測，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 反應(yīng)溫度對廢乳化液COD去除率的影響

從表3可以看出，隨著體系反應(yīng)溫度的不斷升高，廢乳化液COD的去除率逐漸升高，原因可能為：溫度的升高有利于雙氧水O-O鍵的斷裂，從而使羥基自由基的濃度逐漸升高[10]。但從表3也可以看出，當(dāng)體系的反應(yīng)溫度從25℃升高至60℃時，廢乳化液整體COD去除率變化幅度不大，故從經(jīng)濟角度考慮，選擇體系的反應(yīng)溫度為25℃，也即室溫條件下。

2.4 反應(yīng)時間對廢乳化液COD去除率的影響

調(diào)節(jié)廢水的初始pH=3，加入40ml/l的雙氧水，設(shè)定體系的反應(yīng)溫度問室溫，調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)時間，充分攪拌后靜置，隨后取上清液進行檢測，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 反應(yīng)時間對廢乳化液COD去除率的影響

從表4可以看出，隨著反應(yīng)時間的延長，廢乳化液COD的去除率逐漸升高，原因可能為：在一定時間內(nèi)，F(xiàn)e2+催化雙氧水生成的羥基自由基濃度隨著時間的延長而逐漸增大[11]，從而提高了廢乳化液COD的去除率，當(dāng)反應(yīng)時間為120min時，COD去除率為84．58%，當(dāng)反應(yīng)時間進一步延長時，COD去除率增幅不明顯，故選擇最佳反應(yīng)時間為120min。

3 試驗結(jié)論

(1)利用Fenton試劑處理經(jīng)破乳、絮凝沉淀處理后的廢乳化液效果明顯；

(2)經(jīng)優(yōu)化試驗條件探索，當(dāng)反應(yīng)體系的初始pH=3、反應(yīng)溫度為室溫(25℃)、雙氧水投加量為40ml/l、反應(yīng)時間為120min時，廢乳化液的COD去除率為84．61%。

[1]徐明.機械加工廢乳化液預(yù)處理試驗研究[D].西安建筑科技大學(xué),2010.

[2]張耀斌,王鴻道,費慶志,劉衛(wèi)東.混凝─生物接觸氧化─煤渣灰吸附工藝治理廢乳化液的研究[J].環(huán)境保護,1996,(01):16-17.

[3]朱錫恩.廢乳化液處理技術(shù)[J].環(huán)境工程,1983,(04):6-9.

[4]李亞峰,劉濟嘉,蘇雷.原位生產(chǎn)芬頓試劑處理石油采出水[J].環(huán)境工程學(xué)報,2016,(07):3421-3426.

[5]Lin S H,Lo C C.Fenton process for treatment of desizing wastewater[J].Water Research,1997,31(8):2050-2056.

[6]金建華.生化/芬頓試劑氧化組合工藝處理印染廢水試驗研究[D].武漢理工大學(xué),2012.

[7]楊蓉.Fenton技術(shù)處理高濃度廢乳化液研究[D].西南交通大學(xué),2012.

[8]Brillas E,Sirés I,Oturan M A.Electro-Fenton process and related electrochemical technologies based on Fenton's reaction chemistry.[J].Chemical Reviews,2009,109(12):6570-631.

[9]王浪,師紹琪,蔣展鵬,王根鳳,楊宏偉.破乳+Fenton試劑法處理高濃度廢乳化液的研究[J].工業(yè)水處理,2003,(09):58-60.

[10]Lin S H,Lo C C.Fenton process for treatment of desizing wastewater[J].Water Research,1997,31(8):2050-2056.

[11]Chamarro E,Marco A,Esplugas S.Use of Fenton reagent to improve organic chemical biodegradability[J]. Water Research,2001,35(4):1047-1051.

Study on the Fenton reagent treatment of emulsifying wastewater

ZHANG Wen-chao1,LI Dian-xiu1,CHEN Sheng-jie1,YANG Feng1,ZHAO Yong-de2(1.Henan Tianchen Environment Protection Science & Technology Co.,LTD,Xinzheng 451192,China; 2.Institute of Chemistry Henan Academy of Science,Zheng Zhou 450002,China)

By analyzing of emulsifying wastewater which the Fenton reagent was used to deal with,the results showed that when the original pH was 3,the dosage of Fe2+was 0.4g/l,the hydrogen peroxide dosage was 40ml/l,in the room temperature,and the reaction time was 120min,the COD removal rate of emulsifying wastewater could reach to 84.61%.

emulsifying wastewater,Fenton reagent,single factor experiment

張文超(1987- )，男，河南平頂山人，碩士研究生，主要從事資源綜合利用方面的研究。