李承志　沈瑞晨　陈李飞　张梅连

【摘 要】对Fenton试剂用于化学实验室产生的含酚废水的处理进行了实验研究。考察了溶液pH值、H2O2浓度、Fe2+浓度等因素对处理效果的影响，得到了Fenton试剂对实验室含酚废水处理的适宜条件。

【关键词】含酚废水；Fenton试剂；处理

大学化学实验由于项目繁多，故其产生的废水污染物种类多，每种污染物量少，含量确定，且废水总量也较少等，根据其上述特点，在处理化学实验室废水时，最好先对浓度较高的单一污染物进行处理，可以起到事半功倍的效果。例如化学实验中常产生含酚废水[1-2]，它进入自然界会破坏生态，造成严重的环境污染。本文选用Fenton试剂[3]来处理化学实验室含酚废水，考察了溶液pH值、H2O2浓度、Fe2+浓度等因素对处理效果的影响。

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

苯酚；30%过氧化氢；硫酸亚铁铵；含酚废水[2]；UV-755型分光光度计；PHS-3C型酸度计；电子天平；容量瓶；烧杯等。

1.2 实验内容

取80ml实验室含酚废水，放入250ml烧杯中，磁力搅拌控温25℃，向废水中加入一定量的硫酸亚铁铵，溶解后用1M 盐酸溶液调节pH值，然后加入一定量的过氧化氢，不同反应时间后取样测定废水中苯酚的含量，用2M 氢氧化钠溶液调节反应混合液的pH值，观察反应现象。

1.3 分析方法

用UV-755型分光光度计，采用标准工作曲线法测定苯酚含量[2]；用PHS-3C型酸度计测定溶液pH值。

2 结果与讨论

2.1 酸度对苯酚降解的影响

Fenton试剂具有非常强的氧化能力，Fenton反应体系中过氧化氢在亚铁离子催化作用下，可以产生较多的羟基自由基，其中，Fenton反应体系产生·OH的机理[3]：

Fe2++H2O2→Fe3++ HO· +OH-（1）

Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+（2）

酸堿度对Fenton 反应有较大的影响，反应体系的pH值过高或过低都不利于酚类物质的去除，如下表：

由表1可知，pH值的大小对Fenton试剂的氧化效果产生影响，pH值为1左右时，苯酚的降解率为40%以下，pH为5左右时，苯酚的降解率小于80%。由实验及其反应机理可知，pH 值过高时，溶液中OH-浓度过高导致反应式（1）进行缓慢，从而使整个反应体系生成的·OH的量减少。当 pH 值过低时，抑制反应式（2）的进行，铁离子很难被还原为亚铁离子，这会使反应式（1）中所需的亚铁离子的量不足，这样也会导致反应系统的·OH的产生量下降，同时pH过低还会加速双氧水自身分解作用，减缓酚类物质的降解速度，使苯酚的降解速度明显下降。从实验数据的变化中可以发现，在处理含0.5g/L的苯酚废水时，Fenton反应体系的最佳pH值是3左右。

2.2 H2O2浓度对苯酚降解反应速率的影响

H2O2投加量对Fenton反应体系的处理效果，在一定范围内，随着H2O2投加量的增加，Fenton反应系统对含酚废水的去除率不断增加，当H2O2浓度突破一定的限度，H2O2浓度的增加对反应体系的影响效果不大。

由表2可知，H2O2浓度在一定范围内可以影响Fenton反应系统的处理效果，当H2O2浓度在1.5%以下时，随着H2O2浓度的增加，苯酚的降解率大幅度上升，当H2O2浓度达到1.5%以后，H2O2浓度的增加对苯酚的降解率不会造成较大影响。这是因为反应体系中H2O2浓度的增加会促使反应（1）、（2）的进行，从而使生成·OH的浓度增加，达到有效促进苯酚分解的效果。当H2O2浓度突破一定的限度，H2O2浓度的增加对·OH的生成产生影响不大。由实验可得，在处理含有0.5g/L的苯酚废水探求H2O2最佳浓度的实验中，所得到的最佳处理条件是：H2O2浓度为1.5%、Fe2+浓度1mmol/L、pH值保持在3左右、40min反应完全。

2.3 亚铁离子浓度对苯酚降解反应速率的影响

Fe2+在Fenton反应体系中起同质催化剂的作用[3]，反应体系中Fe2+的存在会促进H2O2分解出·OH，而Fe2+的投加量与H2O2的投加量的比例对反应系统的处理效果产生较大的影响。具体情况如下表：

由表3可知，当Fe2+浓度小于0.7mmol/L时，随着Fe2+浓度的增加，苯酚的降解率会逐渐上升，当Fe2+浓度等于0.7mmol/L时，苯酚的降解率不会发生较大的变化。当Fe2+的投加量过高时，Fe2+的高浓度会快速催化H2O2，反应系统中的·OH快速增加，导致·OH在反应体系中急剧累加，·OH之间的碰撞几率增加，彼此结合发生反应生成水，导致部分·OH被消耗，由此可得 Fe2+投加量过高不利于·OH发挥氧化作用，而且Fe2+投量过高也会使水的色度增加。Fe2+的投加量过低，会使H2O2的分解速率缓慢，使得反应的时间过长，催化效果减弱。合理控制Fe2+投加量与H2O2投加量之比，对Fenton反应体系的处理效果有很大的影响。实验表明，在处理含有0.5g/L的苯酚废水中，所得到的最佳处理条件是：H2O2浓度为1.5%、Fe2+浓度0.7mmol/L、pH值保持在3左右、40min反应完全。

3 结论

通过实验发现，在25℃下，H2O2浓度为1.5%，Fe2+浓度0.7mmol/L，pH值保持在3左右、反应时间为40min左右时，利用Fenton法处理实验室苯酚废水，具有显著效果。

【参考文献】

[1]张济新，孙海霖，朱明华.仪器分析实验[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]曾跃，马铭，夏绍喜.本科化学实验（二）[M].湖南：湖南师范大学出版社，2008，304-306.

[3]程丽华，黄君礼，高会旺，等.Fenton试剂降解水中酚类物质的研究[J].重庆环境科学，2003，25（10）：18-20.

[责任编辑：田吉捷]