郭清海

（中國(guó)石油大慶石化公司化工三廠(chǎng)，黑龍江大慶163714）

ABS生產(chǎn)廢水包括丙烯腈、丁二烯、苯乙烯及其聚合物、ABS乳液，松香肥皂、十二硫醇，DMF，乙苯和其它未反應(yīng)的底物生產(chǎn)。Fenton試劑通過(guò)產(chǎn)生的羥基自由基離子進(jìn)攻有機(jī)物分子奪取氫，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物或礦化為CO2和水分子等，具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等條件緩和及無(wú)2次污染等優(yōu)點(diǎn)。在微波Fenton體系中，微波能促進(jìn)H2O2產(chǎn)生羥基自由基，提高其對(duì)體系的氧化能力，將難降解的有機(jī)物氧化，提高廢水的可生化性，根據(jù)其具體氧化機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程［1］。

1 ABS廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

1.1 ABS廢水的理化性質(zhì)

ABS廢水是常見(jiàn)的工業(yè)廢水，ABS樹(shù)脂合成原料品種多，助劑添加種類(lèi)多、添加量大，導(dǎo)致了ABS廢水成分復(fù)雜，給治理工作帶來(lái)很多困難，ABS廢水中主要污染物為CODcr（化學(xué)需氧量）、SS（懸浮物）、pH。ABS酸性水與真空泵污水pH值、COD高、懸浮物濃度高，污染物組成復(fù)雜，是造成ABS廢水難以處理的主要原因［2,3］。

1.2 ABS廢水組成

ABS廢水中的有機(jī)污染物為少量ABS樹(shù)脂生產(chǎn)原料及部分添加劑。小分子有機(jī)污染物的含量在1～10 mg/L之間，COD主要來(lái)自反應(yīng)中產(chǎn)生的高沸點(diǎn)大分子低聚物。用混凝沉淀法處理ABS樹(shù)脂廢水只能去除20%～30%的可溶性有機(jī)污染物［4］。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要原料

ABS污水，大慶石化公司化工三廠(chǎng)。

2.2 主要設(shè)備及儀器

實(shí)驗(yàn)采用設(shè)備：MKJ-J1-5型臺(tái)式微波試驗(yàn)爐，為家用格蘭仕牌微波爐改裝而成，輸出功率為0～800 W連續(xù)可調(diào)，時(shí)間設(shè)定為0～99 h 99 min。微波設(shè)備組成：微波源系統(tǒng)、微波腔體系統(tǒng)、電控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1 試劑投加量對(duì)ABS廢水處理效果的影響

3.1.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）取500 mL燒杯6個(gè)，編號(hào)為1～6；（2）向6個(gè)燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）向1～6號(hào)燒杯中分別加入0.4、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0 mL的FeSO4·7H2O和4、8、10、12、16、20 mL的30%H2O2；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，然后各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準(zhǔn)確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測(cè)出各個(gè)消解瓶中的COD值。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析Fenton試劑投加量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表1，不同投加量的COD去除率見(jiàn)圖1。由表1及圖1可見(jiàn)，COD去除率隨投加Fenton試劑的量先增大后減小，且開(kāi)始時(shí)增大的數(shù)值明顯，是由于開(kāi)始時(shí)Fe2+含量低催化緩慢，生成羥基自由基量少，降解過(guò)程受到抑制，因此COD去除率較低。隨著投加量增大，F(xiàn)e2+濃度增大，催化作用增強(qiáng)生成羥基自由基含量增多，降解效果變得明顯，因此COD去除率隨之而增大。隨著投加量增多，F(xiàn)e2+變的過(guò)量，生成大量羥基自由基聚集泯滅，催化效果急劇下降，因此COD去除率隨之而減小。

表1 探究Fenton試劑投加量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

圖1 探究Fenton試劑投加量的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)

3.2 初始p H對(duì)ABS廢水處理效果的影響

3.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）取500 mL燒杯6個(gè)，編號(hào)為1～6；（2）向6個(gè)燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值分別為1、2、3、4、5、6；（4）向1～6號(hào)燒杯中分別加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL的30%H2O2；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準(zhǔn)確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測(cè)出各個(gè)消解瓶中的COD值。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表2，不同初始pH下的COD去除率見(jiàn)圖2。由表2和圖2可見(jiàn)，pH小于3時(shí)，COD去除率隨著pH值的增大而增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)3時(shí)達(dá)到最大值，隨后COD去除率隨著pH值的增大而減小。開(kāi)始時(shí)增大數(shù)值明顯，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無(wú)選擇性氧化大多數(shù)有機(jī)物，因此水中COD去除率升高明顯。隨著pH增大，F(xiàn)e2+、Fe3+以氫氧化物形式形成沉淀失去催化能力，因此COD去除率隨之減小。

表2 探究初始p H的數(shù)據(jù)記錄

圖2 探究初始pH的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)

3.3 Fe2+/H2O2摩爾比對(duì)ABS廢水處理效果的影響

3.3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）取500 mL燒杯6個(gè)，編號(hào)為1～6；（2）向6個(gè)燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）控制FeSO4·7H2O和H2O2摩爾比為1:5、1:8、1:10、1:15和1:20；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準(zhǔn)確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測(cè)出各個(gè)消解瓶中的COD值。3.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表3，不同H2O2投加量的COD去除率見(jiàn)圖3。

圖3 探究Fe2+/H2O2摩爾比的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)

表3 探究Fe2+/H2O2摩爾比的數(shù)據(jù)記錄

由表3及圖3可見(jiàn)，COD去除率隨著摩爾比增大數(shù)值上先增大后減小，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無(wú)選擇性氧化大多數(shù)有機(jī)物。隨著投加量增大，過(guò)量的H2O2會(huì)捕捉羥基自由基，因?yàn)镠2O2本來(lái)就是羥基自由基清除劑。隨著羥基自由基減少，水中有機(jī)物不能被有效的去除，COD去除率隨之而減小。

3.4 攪拌時(shí)間對(duì)ABS廢水處理效果的影響

3.4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）取500 mL燒杯7個(gè)，編號(hào)為1-7；（2）向7個(gè)燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）向1～7號(hào)燒杯中分別加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2；（5）攪拌（200 r/min）10、20、30、40、60、80、90 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，然后各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準(zhǔn)確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測(cè)出各個(gè)消解瓶中的COD值。

3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表4，不同攪拌時(shí)間下的COD去除率見(jiàn)圖4。

由表4及圖4可見(jiàn)，COD去除率曲線(xiàn)隨著攪拌時(shí)間增長(zhǎng)先升高后基本不變。開(kāi)始時(shí)升高十分明顯，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無(wú)選擇性氧化大多數(shù)有機(jī)物。因此水中COD值升高明顯。但隨著攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)水中H2O2在Fe2+離子催化作用下生成的羥基自由基反應(yīng)完，無(wú)法再繼續(xù)氧化水中有機(jī)物，因此曲線(xiàn)趨勢(shì)上上呈現(xiàn)較為平緩的狀態(tài)［5］。

表4 探究攪拌時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

圖4 探究攪拌時(shí)間的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)

4 結(jié)論

探討了Fenton法處理ABS廢水各因素對(duì)去除COD的影響，確定了最佳工藝參數(shù)：當(dāng)Fenton法投加1.2 mLFeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2，保持pH值為3，F(xiàn)eSO4/H2O2為1：10，攪拌60 min時(shí)達(dá)到處理的最佳效果，COD去除率可以達(dá)到40%左右?？梢缘贸霎?dāng)應(yīng)用微波輔助處理時(shí)，對(duì)于ABS廢水中COD有著更加高效率的去除效果的結(jié)論。