非均相芬顿氧化处理乙二醛废水的初步研究

2016-11-26王凯

资源节约与环保 2016年4期

关键词：芬顿双氧水投加量

王　凯

（上海博丹环境工程技术股份有限公司上海200437）

非均相芬顿氧化处理乙二醛废水的初步研究

王凯

（上海博丹环境工程技术股份有限公司上海200437）

以乙二醛废水为处理对象，采用将Fe3+负载在活性炭纤维为载体的催化剂，以H2O2为氧化剂，初步研究了非均相芬顿氧化技术对于乙二醛废水的处理效果，并与均相芬顿氧化处理方法作比较。结果表明：非均相芬顿氧化技术比均相芬顿氧化法处理乙二醛废水的效果更好，不仅大大提高CODCr、甲醛的去除率以及双氧水利用率，还能较大程度降低氧化后的产泥量。

乙二醛废水；非均相；芬顿氧化；催化剂

化学工业生产排放出来的废水大部分具有成分复杂、有机物浓度含量高、难生物降解的特点。在目前的众多水处理方法中芬顿试剂作为一种强氧化剂用于去除废水中的有机污染物，具有明显的优点[1]。

芬顿反应（Fenton reaction）是一种基于羟基自由基反应的高级氧化处理方法，用Fe2+催化H2O2产生羟基自由基的芬顿反应是常见的高级氧化技术之一[2]。由于羟基自由基的强氧化性，已经受到越来越多研究人员的关注[3-4]。但均相芬顿体系仍存在着一些不足。如：反应体系适应的pH值范围较窄，一般使用范围为3～55]；当水处理结束后.残存的铁离子，常使得溶液带有颜色；H2O2用量大，处理成本高。为解决上述问题，近年来，一种含铁的固体物质作为催化剂的非均相芬顿体系得到了广泛研究[6]，已成为国内外高级氧化技术应用在水处理领域的研究热点。本文研究了将Fe3+负载在活性炭纤维为载体的催化剂，以H2O2为氧化剂的非均相芬顿氧化技术对工业乙二醛废水的处理效果，并与传统均相芬顿氧化处理法作比较，为将非均相芬顿氧化技术应用于实际工程提供数据参考。

1　实验部分

1.1试验用水

实验用水取自某化工厂的乙二醛废水，其水质指标为pH：3.35～3.55；CODCr：13100mg/L～15300mg/L；甲醛：7800mg/L～8100mg/L。

1.2实验方法

1.2.1催化剂的制备

向一定体积的硫酸亚铁溶液中加入一定质量的活性炭纤维，搅拌浸渍、过滤、水洗至无Fe3+离子检出，置于烘箱内老化，然后再用蒸馏水冲洗，抽滤至干并放入马弗炉中升至一定温度下恒温固化，取出放入干燥器中冷却备用。

1.2.2均相芬顿氧化实验

取200mL乙二醛废水，置于锥形瓶中，投加一定量的硫酸亚铁，通过恒温水浴锅控制温度在60℃，在搅拌的情况下，2小时内分别滴加不同体积30%质量浓度的H2O2，氧化后利用碱液将水样pH值调整至9，形成污泥絮体后过滤，取滤液测定CODCr、甲醛指标，并将过滤后的污泥烘干处理，测定干污泥产量，并计算双氧水的利用率。

1.2.3非均相芬顿氧化实验

准确称取一定量自制的活性炭纤维催化剂于锥形瓶中，加入乙二醛废水200mL，通过恒温水浴锅控制温度在60℃，在搅拌的情况下，2小时内分别滴加不同体积30%质量浓度的H2O2，氧化后先将活性炭纤维催化剂过滤分离并收集，再利用碱液将水样pH值调整至9，形成污泥絮体后过滤，取滤液测定CODCr、甲醛指标，并将过滤后的污泥烘干处理，测定干污泥产量，并计算双氧水的利用率；过滤分离的活性炭纤维催化剂收集后，在湿润的状态下再次使用，重复以上实验步骤。

1.2.4双氧水利用率的计算方法

2　结果与讨论

2.1CODCr去除率的结果对比

从实验数据分析得出，传统均相芬顿氧化在相同反应温度、反应时间、不同氧化剂投加量的情况下，CODCr的去除率分别为44%、68%和80%，而在此相同条件且在活性炭纤维催化剂循环重复使用三次的情况下，非均相芬顿氧化的CODCr去除率都保持在54%、73%和86%左右，非均相芬顿氧化后CODCr的去除率明显高于传统均相芬顿氧化，并且有着较好的重复性，说明所制作的非均相催化剂具有可循环使用的特性，对于氧化反应还是保持着较好的催化效果。

2.2甲醛去除率的结果对比

从实验数据分析得出，传统均相芬顿氧化在相同反应温度、反应时间、不同氧化剂投加量的情况下，甲醛的去除率分别为89%、95%和99%，而在此相同条件且在活性炭纤维催化剂循环重复使用三次的情况下，非均相芬顿氧化的甲醛去除率都保持在97%、98%和99.9%左右，非均相芬顿氧化后甲醛的去除率明显高于传统均相芬顿氧化，并且有着较好的重复性，再次说明所制作的非均相催化剂具有可循环使用的特性，对于氧化反应还是保持着较好的催化效果。

2.3双氧水利用率的结果对比

从实验数据分析得出，均相芬顿氧化与非均相芬顿氧化过程中，当30%质量浓度的双氧水投加量为5%(V/V)时，双氧水利用率最高，分别为47%和61%，但从CODCr去除效果、甲醛去除效果、成本方面以及实际工程应用方面考虑，确定均相芬顿氧化处理乙二醛废水使用30%质量浓度的双氧水至少需10%(V/V)的投加量，此情况下双氧水利用率为43%；而非均相芬顿氧化处理乙二醛废水使用30%质量浓度的双氧水投加量为8%(V/V)为最佳投加量，此情况下双氧水利用率为53%，由此说明非均相芬顿氧化双氧水利用率明显高于均相芬顿氧化。

2.4污泥产生量的结果对比

从表1可以看出，均相芬顿氧化与非均相芬顿氧化过程中，污泥产生量随着双氧水投加量先增加后减少，非均相芬顿氧化与均相芬顿氧化相比较，非均相芬顿氧化处理方法较大程度降低氧化后的产泥量。