呂曉云

（霍州煤電集團河津薛虎溝煤業(yè)有限責任公司，山西 運城 044000）

引言

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中高含氟、高COD 廢水不斷增多，廢水可生化性差，對自然環(huán)境的污染加重。工業(yè)廢水與生活污水是我國水體的主要污染源[1-2]。經(jīng)過多年的發(fā)展，生活污水的處理技術已經(jīng)趨于成熟，而工業(yè)廢水的處理還未得到徹底的解決，尤其是石油化工、煤化工、冶金、印染、制藥、造紙等行業(yè)在生產(chǎn)過程中排放的高濃度難降解含鹽有機廢水的處理技術尚不成熟。本文以常用的芬頓試劑硝酸亞鐵及過氧化氫為原料，對影響反應的因素進行系統(tǒng)探索，得到了最佳的反應條件，提高了芬頓試劑處理工業(yè)廢水的能力[3-5]。

1 主要儀器及試劑

COD 測試儀；pH 計；分析天平；蠕動泵；燒杯；攪拌器、過濾器。

硝酸亞鐵、過氧化氫、硝酸、氨水均為分析純。

2 實驗方法與結果分析

2.1 芬頓試劑的制備

2.1.1 硝酸亞鐵溶液的制備

稱取一定量硝酸亞鐵，加適量水溶解，加少量硝酸調節(jié)溶液pH＜2。

2.1.2 過氧化氫溶液的制備

稱取一定量過氧化氫，加適量水稀釋。

2.2 實驗過程

取一定量的工業(yè)廢水，加硝酸調節(jié)溶液pH 至0.5～2.5，用蠕動泵將芬頓試劑緩慢加入調節(jié)好pH的工業(yè)廢水中，開啟攪拌器進行攪拌反應，反應后調節(jié)溶液pH 至中性，靜置一段時間待沉淀完全，過濾獲得濾液，所得濾液用COD 測試儀進行測試。

2.3 COD 測試步驟

1）取2.5 mL 蒸餾水和其他待測溶液于10 mL 小試管中；

2）加入0.7 mL 硝酸溶液及4.8 mL 重鉻酸鉀溶液于上述試管中，搖勻；

3）放入已預熱至165℃的COD測試儀加熱10min；

4）取出經(jīng)步驟3）處理的溶液，在試管架上冷卻5 min，加入2.5 mL 去離子水，搖勻，繼續(xù)冷卻至室溫，放入COD 測試儀進行測試。

2.4 影響芬頓試劑氧化COD 的因素探索

2.4.1 物料配比對芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.1.1 芬頓試劑的物料配比對其氧化COD 的影響

在實驗中，控制其他反應條件不變，探索芬頓試劑硝酸亞鐵及過氧化氫的配比對其氧化COD 能力的影響。

從表1 可以看出，物料配比Fe（NO3）2、H2O2對芬頓試劑氧化COD 有一定影響，當硝酸亞鐵的加入量小于1 mol 時，溶液中產(chǎn)生的羥基自由基較少，對廢水中的COD 處理量有限，導致廢水中COD 偏高；隨著硝酸亞鐵加入量增加，產(chǎn)生的羥基自由基增多，可以將廢水中COD 基本去除，廢水COD 下降且趨于不變。

表1 不同的物料配比對芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.1.2 芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對芬頓試劑氧化COD 的影響

在實驗中，控制其他反應條件不變，探索芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對芬頓試劑氧化COD 能力的影響。從下頁表2 可以看出，芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對芬頓試劑氧化COD 較大的影響，當芬頓試劑加入量較小時，由于芬頓試劑的氧化能力有限，導致廢水中COD 快速升高，隨著芬頓試劑加量增大，導致廢水中COD 值下降，但加入過量的芬頓試劑，COD 會趨于一個較小的較穩(wěn)定的值，但不會一直下降。

表2 不同芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對芬頓試劑化COD 的影響

2.4.2 工業(yè)廢水的pH 對芬頓試劑氧化COD 的影響

在實驗中，控制其他反應條件不變，探索工業(yè)廢水的pH 對芬頓試劑氧化COD 的影響。

從表3 可以看出，工業(yè)廢水的pH 對芬頓試劑氧化COD 有一定的影響，在廢水pH＜2 條件下，隨著廢水pH 的升高，羥基自由基的氧化電勢逐漸增大，氧化能力不斷增強，廢水中COD 不斷下降。而廢水pH＞2 以后，雖然羥基自由基的氧化電勢還在不斷增大，但此時有部分硝酸亞鐵已開始逐漸從溶液中析出，導致溶液中羥基自由基減少，廢水中COD 開始緩慢上升。

表3 不同工業(yè)廢水的pH 對芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.3 攪拌時間對芬頓試劑氧化COD 的影響

在實驗中，控制其他反應條件不變，探索攪拌時間對芬頓試劑氧化COD 的影響攪拌時間對芬頓試劑氧化COD 有較大的影響，攪拌時間小于3 h 時，廢水中的COD 含量較高，攪拌時間小于3 h 以后，廢水中COD 開始緩慢下降后逐漸趨于不變。芬頓試劑氧化COD 是一個緩慢氧化的過程，隨著反應時間的增加，氧化的COD 逐漸增多，溶液中的COD 逐漸下降。

2.4.4 攪拌速度對芬頓試劑氧化COD 的影響

在實驗中，控制其他反應條件不變，探索攪拌速度對芬頓試劑氧化COD的影響，攪拌速度對芬頓試劑氧化COD有一定的影響，攪拌速度小于600 r/min時，廢水中的COD有一定程度增大，攪拌速度大于600 r/min 以后，廢水中COD基本維持不變。通過觀察攪拌時溶液可知，在攪拌速度小于600 r/min 時，芬頓試劑與工業(yè)廢水接觸面積較小，不利于芬頓試劑對工業(yè)廢水中COD 的氧化；攪拌速度大于600 r/min 以后，芬頓試劑與工業(yè)廢水接觸較好，提升了芬頓試劑對工業(yè)廢水中COD 的氧化效果，廢水中COD有所減??；當攪拌速度大于800 r/min 以后，攪拌漿開始震動，且有反應液開始四處飛賤，從安全角度考慮，攪拌速度不易超過800 r/min。

3 結論

1）通過對芬頓試劑氧化廢水中COD各影響因素進行探索，得到其最佳的反應條件為：芬頓試劑的物料配比1∶1，芬頓試劑與廢水中COD 配比為1∶1、工業(yè)廢水最佳反應pH 為2，最佳攪拌時間4 h，最佳攪拌速度600 r/min；

2）在芬頓試劑氧化廢水COD各影響因素中，除了攪拌速度影響較小，其他反應條件均影響較大，在實驗過程中應嚴格控制；