响应面法优化Fenton氧化处理高浓度丙烯酸废水
摘要：以模拟丙烯酸废水为研究对象,选择过氧化氢加入量、催化剂用量、反应时间、pH、温度为自变量,以丙烯酸废水TOC去除率为响应值,采用响应面分析法研究自变量及其交互作用对TOC去除率的影响,并通过回归方程求解和响应曲面分析,得到二次多项式回归方程的预测模型。结果表明,所选取的5个自变量与TOC去除率存在显著的相关性。确定Fenton氧化优化条件为:过氧化氢(30%)加入量15.4mL·L-1,催化剂用量5.81g·L-1,反应时间2h,pH3.0,温度25.0℃,优化条件下,丙烯酸废水TOC去除率可达99.0%.试验验证,实际值与模型预测值拟合性良好,偏差为3.23%。
关键词：响应曲面，丙烯酸废水，Fenton氧化
丙烯酸及其酯做为重要的化工原料已经在涂料塑料纺织皮革造纸建材等领域有着广泛的应用，然而在其生产和应用过程中不可避免地会产生大量的丙烯酸废水。StaplesCA等研究表明，丙烯酸及其酯属于低毒或无毒化合物，具有较好的生物降解性，低的生物富集性，在土壤中能够快速分解。JohnMStewart等研究表明丙烯酸在100mg·L－1
范围内对厌氧微生物没有影响，当丙烯酸的浓度超过500mg·L－1的时候也会对微生物产生抑制作用。SchonbergJCressend研究发现丙烯酸的TOC浓度超过643mg·L－1时，即使经过驯化的微生物也会受到抑制作用。目前丙烯酸废水的处理方法主要有生物法、超临界水氧化、湿式氧化法、焚烧法、萃取法等。但这些方法均有操作条件复杂，难以控制的缺点。
Fenton反应是指H2O2在Fe2+的催化作用下产生具有强氧化能力的OH，对于水溶性高分子(聚乙烯醇聚丙烯酸钠聚丙烯酰胺)和水溶性乙烯化合物(丙烯腈丙烯酸丙烯醇丙烯酸甲酯醋酸乙酯)，OH可以加成到CC键上，使双键断裂，然后将其氧化为CO2，COD去除率较高。
本实验采用Fenton氧化预处理高浓度丙烯酸废水，利用Fenton氧化生成的OH高效地降解丙烯酸，并采用响应面法对Fenton氧化处理高浓度丙烯酸废水的主要影响因素:过氧化氢加入量，催化剂的用量反应pH温度，反应时间进行优化，通过建立响应面模型得到最佳反应条件，最大限度地降低丙烯酸的浓度减少其对后续生化系统的冲击。
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