芬顿试剂处理苯酚废水的实验研究
摘 要: 本文针对含苯酚废水来源广、危害大、成分复杂的特点, 采用Fenton技术对苯酚废水的处理效果进行了研究, 考察了催化剂的用量、氧化剂的用量、粉煤灰的用量和pH值对芬顿试剂氧化苯酚的影响。研究表明, 当pH值为 3, H2O2 的加入量为0.3mol, Fe ( II) 的加入量为0.5mmol的条件下, 反应在10min内基本完成, 苯酚的去除率达到 97%; 当Fenton试剂的组分不变, 粉煤灰投加量为0.6g/L时, 苯酚降解率在99%以上, 去除效果稳定。
关键词: 苯酚废水; Fenton试剂; 粉煤灰
1 引言
工业含酚废水来源广、危害大,它的大量排放给周边环境带来了严重的污染,影响经济的健康发展,并严重威胁人类的身体健康。Fenton技术是一种应用前景广阔的废水处理技术,在处理难降解有机污染物时具有独特的优势。本文以含酚废水作为目标污染物,进行了Fenton试剂、粉煤灰协同Fenton法处理含酚废水的实验研究,为含酚废水的治理提供技术依据。
2 实验部分
2.1 实验材料
本实验所用的含酚废水为实验室自配模拟废水,该废水含苯酚浓度为100mg/L。本实验采用的硫酸亚铁和30%的过氧化氢药品均为分析纯试剂,由天津市恒兴化学试剂制造厂提供。
2.2 实验方法
实验条件:苯酚浓度为100 ±5mg/L, pH值为 3.00 ±0.05, H2O2 浓度为30% , Fe ( II) 为 20mmol,温度为25℃,其它反应条件作适当调整。
具体实验步骤如下: 在上述实验条件下,取 100ml苯酚溶液,分别加入不同量的H2O2 和FeSO4 溶液,反应一定时间后进行苯酚的含量测定。
苯酚浓度的测定采用溴化钾-溴酸钾滴定方法〔12〕。
3 结果与讨论
3.1 Fe ( II)量对苯酚去除率的影响
改变Fe ( II)的投加量,保持实验条件不变,研究Fe ( II)用量对苯酚去除效果的影响,实验结果见图1。由图可知, 100ml苯酚水样中,当Fe ( II) 用量为2.5ml时去除率最好) ,可达96.7% ,而增大或减少投加量苯酚的去除效果都显著下降。
 |
| 图1 Fe ( II)投加量对苯酚去除率影响 |
这是因为在芬顿试剂H2O2 /Fe ( II)催化氧化体系中, Fe ( II)在催化分解H2O2 产生羟基自由基 (OH)方面起关键作用,当Fe ( II)适量时,催化效果最好,加快H2O2 的分解,增加了水中羟基自由基(OH)的浓度。但是当作为催化剂的Fe ( II)用量增加时,过多的Fe ( II)可能消耗H2O2 形成Fe ( Ⅲ) ,使水的色度偏高,降低处理效果。综上,本实验Fe ( II)用量为0.5mmol时,处理效果最佳。
3.2 H2O2 量对苯酚去除率的影响
过量的H2O2 会消耗OH,同时H2O2 的用量过高也会增加芬顿试剂处理污水费用,因此讨论 H2O2 加入量很有必要。对于100ml水样,在保持 Fe ( II)溶液用量为2.5ml (20mmol/L) ,其它实验条件不变,改变H2O2 用量,探讨H2O2 用量对苯酚降解效果的影响,试验结果见图2。由图2可知,随着 H2O2 用量的增加,苯酚的去除率不断增加,当H2O2 溶液用量从0.4ml增加到2.5ml时,苯酚的降解效果明显提高,继续增大H2O2 溶液用量,苯酚去除率增加缓慢。分析认为过量的H2O2 会与OH 的反应,使部分H2O2 发生无效分解,故去除率不再明显增加。因此对于100ml水样, 30%H2O2 取2.5ml就已足够,对应浓度为0.3mol。
 |
| 图2 H2O2 量对苯酚去除率影响 |
3.3 pH值对苯酚去除率的影响
pH对苯酚去除率的影响见图3所示。由图3 可知,当初始pH为3时具有较高的去除率,当pH 值较高或较低时去除率明显下降。分析原因认为当pH较高时, Fe ( II)会被氧化成Fe ( Ⅲ)形成Fe (OH) 3,导致Fe ( II)浓度降低,限制了芬顿反应的发生。从而降低去除效果。
 |
| 图3 pH值对苯酚去除率影响 |
 |
| 图4 反应时间对苯酚去除效果的影响 |
3.4 反应时间对苯酚去除率的影响
保持苯酚溶液pH值不变, 100ml水样中,在H2O2 投加量和Fe ( II)溶液投加量均为2.5ml条件下,改变反应时间,探讨反应时间变化对苯酚的去除效果,实验结果见图4。由图可知,反应时间在5～10min时苯酚去除效果上升速度最大,而在10min以后去除率不再明显增加,因此反应时间为10min即可。
3.5 粉煤灰协同Fenton试剂处理苯酚废水
为降低Fenton试剂处理含苯酚废水的成本, 本文在处理水样过程中投加粉煤灰,研究粉煤灰的投加量对Fenton试剂处理苯酚效果的影响,实验结果如图5所示。由图可知随着粉煤灰投加量的增加,苯酚的去除率不断增加,当100ml水样, 投加量达到60mg时,去除率达到最大。而继续增加粉煤灰的量,去除率不再增加,因此每升水投中 0.6g粉煤灰去除废水中苯酚最适宜。
 |
| 图5 粉煤灰投加量对苯酚去除率的影响 |
4 结论
本论文采用Fenton技术,自制含苯酚废水,考察了Fe ( II)投加量、H2O2 用量、pH值和反应时间对含苯酚废水处理效果的影响。结果显示,当pH 值为3, H2O2 的加入量为0.3mol, Fe ( II)的加入量为0.5mmol的条件下,反应10min后,苯酚的去除率达到96.9%。为降低Fenton试剂处理成本, 向水样中投加粉煤灰,探讨了粉煤灰的用量对处理效果的影响,研究表明,工艺条件不变的情况下,加入粉煤灰的量为0.6g/L 时,苯酚的处理效果可达到99.2% ,处理效果明显提高。
参考文献:
〔1〕王代芝,周珊,叶双凤等.电- Fenton法处理间甲基苯酚废水.江苏化工.2005, 3.
〔2〕雷乐成,何峰.均相Fenton氧化降解苯酚废水的反应机理探讨.化工学报.2003, 11.
〔3〕文军.微波场强化Fenton 反应.华南理工大学硕士论文.2002.
〔4〕Neyens E,Bacyens J.A review of classic Fenton’s peroxidation as advanced oxidation echnique.Journal of HazardousMaterial.2003, B98.
〔5〕陈胜兵,何少华,资金生等.Fenton试剂的氧化作用机理及其应用1环境科学与技术.2004, 27 (3) .
〔6〕奚旦立,孙裕生,刘秀英1环境监测(第三版) .高等教育出版社, 2004.
〔7〕石建稳,陈少华,王淑梅等.粉煤灰改性及其在水处理中的应用和发展.化工进展.2008, 27 (3) .
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
如果需要了解更加详细的内容，请点击下载 
芬顿试剂处理苯酚废水的实验研究.rar
下载该附件请登录，如果还不是本网会员，请先注册
