（東風(fēng)設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖北武漢 430073）

0 引言

有機(jī)硅是一類品類眾多、性能優(yōu)異和應(yīng)用廣闊的新型化工產(chǎn)品。當(dāng)前，各類硅烷、硅氧烷中間體以及由它們制得的硅油、硅橡膠、硅樹脂等產(chǎn)品，已在電子電氣、建筑、汽車、紡織、輕工、化妝品、醫(yī)療、食品等行業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用。有機(jī)硅化合物，是指含有硅-碳（Si-C）鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，如 CH3SiH3、ClH2CSiCl3、C6H5SiCl3等均為有機(jī)硅化合物[1]。

有機(jī)硅材料被譽(yù)為“工業(yè)味精”，主要分為硅橡膠、硅油及二次加工品、硅樹脂及硅烷偶聯(lián)劑4大類產(chǎn)品[2]。有機(jī)硅生產(chǎn)排放的廢水一般具有鹽度高、可生化性差、有機(jī)污染物種類復(fù)雜、濃度高、毒性高等特點(diǎn)。有機(jī)硅的生產(chǎn)工藝決定了其廢水中有機(jī)污染物成分復(fù)雜，且多為難生化降解的有機(jī)物質(zhì)。

Fenton高級(jí)氧化作為1種較為成熟的物化處理污水手段，在很多工業(yè)廢水處理工程中采用[3-4]。針對(duì)有機(jī)硅生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)，采用Fenton高級(jí)氧化方法來降低污水中的COD，提高B／C，降低生物毒性[5]。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)廢水處理

廢水取自湖北某有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)，該廢水處理站主要處理有機(jī)硅生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水，廢水水質(zhì)見表1。各水質(zhì)指標(biāo)參考國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法測定。

表1 有機(jī)硅廢水污染物指標(biāo)

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

有機(jī)硅廢水采用添加PAC（質(zhì)量濃度為10%）、PAM（質(zhì)量濃度為0.1%）絮凝沉淀，采用梯度試驗(yàn)法進(jìn)行對(duì)比，沉淀1 h后測定上清液濁度，試驗(yàn)方法如表2。通過試驗(yàn)1得到最佳PAM投加比例，通過試驗(yàn)2得到最佳PAC投加比例。

表2 有機(jī)硅廢水污染物指標(biāo) %

Fenton試驗(yàn)按照L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表設(shè)計(jì)，考查了3因素 3 水平，3 因素為 H2O2∶COD 質(zhì)量比、H2O2∶FeSO4摩爾比、反應(yīng)時(shí)間，設(shè)置條件如表3。

正交試驗(yàn)設(shè)置見表4。

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

試驗(yàn)處理組設(shè)置2次重復(fù)，對(duì)照組為采用相同的污水，不添加Fenton藥劑進(jìn)行試驗(yàn)。

經(jīng)混凝沉淀預(yù)處理后的污水，取100 mL水樣，置于250 mL燒杯中，用硫酸調(diào)節(jié)pH值為3，然后依次在水樣中加入FeSO4和H2O2，用六聯(lián)攪拌裝置恒溫?cái)嚢瑁磻?yīng)時(shí)間為變量，反應(yīng)完畢后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至10，待雙氧水完全分解后，取上清液測定COD。

2.3 分析測定

濁度采用分光光度計(jì)測定；COD的測定采用國標(biāo)GB 11914—89化學(xué)需氧量的測定法；pH值采用酸度計(jì)測定。

2.4 試劑

①雙氧水：濃度為30%，工業(yè)純；②FeSO4·7H2O：分析純試劑，配制濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；③氫氧化鈉：分析純試劑，配制濃度為10%的氫氧化鈉溶液；④濃硫酸：分析純試劑，濃度為98%；⑤重鉻酸鉀：分析純試劑，配制濃度為0.25 mol/L的重鉻酸鉀溶液；⑥硫酸亞鐵銨：分析純試劑，配制硫酸亞鐵銨溶液。

2.5 主要試驗(yàn)儀器

①SP-752紫外可見分光光度計(jì)；②雷磁酸度計(jì)phs-25酸度計(jì)；③HJ-4多頭磁力加熱攪拌器、數(shù)顯恒溫磁力攪拌器；④默克Merck TR系列加熱消解器/消解爐（TR 320）。

3 結(jié)果與分析

3.1 絮凝處理有機(jī)硅廢水最佳工藝條件

研究表明，從絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)1分析圖1中可以得到最佳PAM溶液添加量為1.00%（體積添加比例）時(shí)，濁度最低；根據(jù)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)2，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析圖2中可以得到最佳PAC溶液添加量為1.00%（體積添加比例）時(shí)，濁度最低。

然后根據(jù)以上最佳的絮凝劑添加比例PAM溶液添加量為1.00%（體積添加比例）和PAC溶液添加量為1.00%（體積添加比例）對(duì)有機(jī)硅廢水進(jìn)行絮凝沉淀處理，出水再進(jìn)行Fenton氧化試驗(yàn)，根據(jù)分析得到經(jīng)過絮凝沉淀處理廢水COD為8 500 mg/L，COD去除率為18.27%。

3.2 Fenton法處理有機(jī)硅廢水正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

研究表明，F(xiàn)enton法處理有機(jī)硅廢水具有較好的效果，影響Fenton法的處理效果因素主要有H2O2添加量、FeSO4添加量、反應(yīng)時(shí)間。正交試驗(yàn)結(jié)果見表5。

采用正交結(jié)果直觀分析，表中K1、K2、K3數(shù)據(jù)為所對(duì)應(yīng)條件下COD去除率的總和，k1、k2、k3數(shù)據(jù)為所對(duì)應(yīng)條件下 COD去除率的平均值，k最大值對(duì)應(yīng)的水平為最佳水平，R為k值中最大值減去最小值，R值反映了對(duì)應(yīng)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響程度，R值越大影響程度越高。

表6中可以得到，對(duì)COD去除率影響因素大小依次為：H2O2添加量>反應(yīng)時(shí)間>FeSO4添加量，從試驗(yàn)指標(biāo)水平來看，實(shí)驗(yàn)7 COD去除率最高為43.76%，從正交試驗(yàn)結(jié)果分析，最佳的工藝條件為 H2O2∶COD=4∶1、H2O2∶FeSO4=6∶1、 反應(yīng)時(shí)間=300 min。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果分析，由于有機(jī)硅廢水中主要污染物有甲醇、乙醇、二氧化硅、硅氧烷等有機(jī)物，采用絮凝法對(duì)有機(jī)硅廢水具有較好的澄清效果，對(duì)COD去除有一定的作用，但是不是很明顯，主要原因是水溶態(tài)的有機(jī)物含量較高；采用高級(jí)氧化具有較好的效果，對(duì)COD的去除率最高能達(dá)到40%以上，但是再增加H2O2用量對(duì)COD去除影響不大。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果分析表 %

4 結(jié)論

（1）從絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到，最佳的絮凝劑添加比例，PAM溶液（質(zhì)量濃度為0.1%）添加量為1.00%（體積添加比例），PAC溶液（質(zhì)量濃度為10%）添加量為1.00%（體積添加比例）；

（2）從Fenton實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到，最佳的工藝條件為H2O2∶COD=4∶1、H2O2∶FeSO4=6∶1、反應(yīng)時(shí)間=300 min；

（3）經(jīng)絮凝沉淀+Fenton高級(jí)氧化組合處理后的有機(jī)硅廢水，COD去除率能達(dá)到55%左右。