采用fenton 氧化法处理混凝沉淀后的含油废水,通过正 交试验、单因素试验分析了工艺最佳反应条件:ph 值为2.5 左右; h2o2 投加量为6ml/l;h2o2/fe2+在20;反应温度为40℃;反应时 间60~90min。该反应条件下,当进水cod 浓度为317.5mg/l 时, 出水浓度为132.3 mg/l,去除率达58.3%。 ue000 关键词:fenton 氧化 含油废水 含盐量 ue000 中图分类号: [tu992.3]文献标识码:a 文章编号: ue000 research on oil-contained wastewater treatment by fenton oxidation ue000 liran ue000 (tianjinport authority, tianjin 300456) ue000 abstract: fenton oxidation was applied to treat harbor oil-contained wastewater after coagulation-sedimentation process. orthogonal test and single-factor experiment showed that the optimum parameter were ph of 2.5, dosage of h2o2 of 6ml/l, h2o2/fe2+ of 20, reaction temperature of 40℃, and reaction temperature of 60~90min. under these reactor conditions, cod concentration was decreased from 317.5mg/l to 132.3 mg/l, with removal efficiency of 58.3%. ue000 key words: fenton oxidation; oil-contained wastewater; salt content ue000 fenton 氧化在一定条件下通过h2o2 与fe2+反应,产生氧化能力 极强的oh 自由基(氧化电位为2.80v,仅次于氟的2.87v),攻击 有机物分子,使其氧化分解为容易处理的物质。与一般化学氧化法 相比,fenton 氧化技术具有设备简单、反应条件温和、操作方便、 高效等优点,因此,fenton 试剂法作为一种高级化学氧化法,已成 功运用于多种工业废水的处理[1-3]。 ue000 1 材料与方法 1717 1.1 试验装置与方式 ue000 采用烧杯静态试验方法,为了与实际运行相吻合,试验在室温下 进行: ue000 (1)用1000 ml 标准烧杯每次取原水样600 ml,采用h2so4 调节 ph; ue000 (2)磁力搅拌;搅拌中先后加入定量的feso4 和30%的h2o2; ue000 (3)反应完毕后用naoh 溶液调节ph 值为9, 静置60min,取上 清液测定cod。 ue000 每组药剂投加量重复进行多组以考察处理效果的稳定性和重现 性。 ue000 试验用水取自天津市某港区含油废水处理系统混凝沉淀后出水。 ue000 ph、cod 均采用标准方法测定[4]。 ue000 1.2 正交试验 ue000 采用正交试验对fenton 反应条件进行优化选择。正交试验首先要 进行试验条件的选择,即试验因素、试验水平以及试验指标的确定。 试验因素,指对试验171717果有影响的一系列因素,在本试验中确定双 氧水投加量、硫酸亚铁的投加量、ph、反应时间及温度;试验水平, 指试验因素的取值,原则是应尽量覆盖实际运行中试验因素可能的 取值范围;试验指标,最能体现考察目标的可观测量,在研究中采 用出水cod 作为试验指标。 ue000 根据相关科学研究及以往的工程经验,正交试验选取的h2o2 投加 量为2.5ml/ l, 3.0ml/ l, 3.5ml/l, 4.0ml/ l ;h2o2 /fe2+为 10, 15, 20, 25;溶液初始ph 值为2.5, 3.5, 5.5, 7.0;反应时 间为45, 60, 75, 90min;反应温度为20, 30, 40, 50℃;进行五 因素、四水平fenton 处理含油废水的实验。实验设计见表1。具体 方法参考文献[5]。 ue000 表1 正交试验因素水平表 ue000 ue000 2 试验结果与讨论 ue000 2.1 fenton 氧化处理含油废水的正交实验 ue000 正交实验实验结果用spss 11.5 软件进行统计分析,分析结果如 表2 所示。 ue000 ue000 由表2 可知: rph > rh2o2 投加量 > rh2o2 /fe2+> r 反应时间> r 反应温度,因此在设计试验范围内所选的影响因素中,影响fenton 氧化处理效果的显著性为: ph > h2o2 投加量> h2o2 /fe2+ (摩尔 比)>反应时间>反应温度。且cod 去除率最高达到69.2 %。根据均 值ki 得出最优工作参数为: ph = 2. 5 , h2o2 投加量=4.0 ml/ l, h2o2/fe2+=20;反应时间=60min;反应温度控制在40℃。 ue000 2.2 fenton 氧化法处理含油废水的单因素试验 ue000 依据正交试验确定的优化参数进行单因素试验,重点研究ph、h2o2 投加量和h2o2/fe2+变化对cod 去除率的影响,绘出各因素与cod 去除率的关系曲线,得出各因素变化与cod 去除率的关系。 ue000 2.2.1 ph 对fenton 氧化性能的影响 ue000 固定溶液h2o2 投加量为4ml/l;h2o2/fe2+为20;反应温度为40℃; 反应60min;调节不同初始ph,考察其对氧化性能的影响,结果如 图1 所示。 ue000 ue000 图1 ph 对fenton 氧化性能的影响 ue000 从图中可以看出, 在ph 值处于2.5~4.5 区间时,cod 去除率稳定 地维持在相对较高的水平,之后随溶液ph 值的增大显著下降。这 是由于在碱性环境中,fenton 试剂溶液中的fe2+会以氢氧化物的 形式沉淀而失去催化能力,从而抑制羟基自由基的产生, 导致在碱 性条件下cod 去除率大幅度下降。另一方面, 当ph 值过低时,溶 液中的h+浓度过高,抑制了fe3 +还原为fe2+的反应,同样会使催 化受阻, 从而降低fenton 试剂的氧化能力[6]。当ph=2.5 时,进 水cod 浓度为333.7mg/l,出水浓度为152.7 mg/l。 ue000 2.2.2 h2o2 投加量对fenton 氧化性能的影响 ue000 171717定溶液ph 值为2.5 左右;h2o2/fe2+为20;反应温度为40℃; 反应60min;投加不同量的h2o2 (3~8ml/l ),测定反应后的cod 浓度,结果如图2 所示。 ue000 ue000 图2 h2o2 投加量对fenton 氧化性能的影响 ue000 实验结果表明:在水平4.0ml/l 以前, cod 去除率随h2o2 投加量 的增大迅速增加, 这是因为fenton 是靠h2o2 在fe2+催化作用下所 生成的高活性·oh 氧化去除废水中的有机物, 因而h2o2 的投加量 直接决定着fenton 试剂的氧化效果[6]。在h2o2 投加量为4~6ml/l 范围内,cod 去除率随h2o2 投加量的增大缓慢增加,当h2o2 投加 量=6ml/l 时,cod 去除率达到最大的57.0%。当h2o2 投加量大于 6ml/l 后, cod 去除率变化不明显,甚至略有降低。这表明fenton 试剂氧化过程中并不是h2o2 浓度愈大氧化效果愈好, 因为h2o2浓度过高时, 过量的h2o2 会抑制·oh 的产生, 从而使氧化效果降低。 ue000 因此, 从经济性和h2o2 利用率考虑, 将6ml/l 定为较理想的h2o2 投加量, 此时的进水cod 浓度为326.1mg/l,出水浓度为 140.2mg/l。 ue000 2.2.3 h2o2 /fe2+ (摩尔比)对fenton 氧化性能的影响 ue000 固定溶液ph值为2.5左右;h2o2投加量为6ml/l;反应温度为40℃; 反应60min;控制h2o2/fe2+在15.0~27.5 的范围内,考察其对 fenton 氧化性能的影响,结果如图3 所示。 ue000 ue000 图3 h2o2 /fe2+ (摩尔比)对fenton 氧化性能的影响 ue000 由图3 可知,cod 去除率随h2o2/fe2+的增加呈先增大后减小的趋 势。当h2o2/fe2+为20 时, cod 去除率达最大的58.3%。此时的进 水cod 浓度为317.5mg/l,出水浓度为132.3 mg/l。 ue000 3 结论 ue000 通过正交试验、单因素试验分析了fenon 氧化处理含油废水的最 佳反应条件:ph 值为2.5 左右;h2o2 投加量为6ml/l;h2o2/fe2+ 在20;反应温度为40℃;反应60~90min。该反应条件下,当进水 cod 浓度为317.5mg/l 时,出水浓度为132.3 mg/l,去除率达58.3%。 ue000 参考文献: ue000 [1] 刘汝鹏, 于水利. fe-h2o2 深度处理造纸中段废水的研究[j]. 中国给水排水, 2006, 22 (11): 73-79. ue000 [2] 陈传好, 谢波, 任源, 等. fenton 试剂处理废水中各影响因 子的作用机制[j]. 环境科学, 2000, 21 (5): 93-96. ue000 [3] 左晨燕, 何苗, 张彭义, 等. fenton 氧化/混凝协同处理焦化 废水生物出水的研究[j]. 环境科学, 2006, 27 (11): 2201-2205. ue000 [4] 国家环境保护局. 水和废水监测分析方法. (第四版) [m] . 北京: 中国环境科学出版社, 2003. ue000 [5] 方开泰, 马长兴. 正交与均值试验设计[m] . 北京: 科学出 版社, 2001. ue000 [6] 郭思, 刘燕, 杨楠桢, 等. fenton 氧化法处理生物性污染废 水[j]. 环境化学, 2009, 28 (4): 487-491.
Chen