乳化液破乳实验

1、乳化废水处理实验方案一、乳化液破乳实验（一）目的：通过实验确定混凝气浮破乳的最佳参数，例如：混凝剂的投加量、助凝剂的投加量、 pH 值等。（二）实验过程：此次试验的原水来自XXXXXXXX 有限公司的乳化液废液，其水质的主要指标:CODXXX410 mg/L 、 SS: _ g/L 、pH 值 _ 左右、 BOD5_ g/L。1 . 混凝剂投加量的确定此次实验采用的混凝剂是PAC 即聚合氯化铝。选用的浓度为100g/L 。调整水样的PH值为最佳值，向水中滴加PAC 在滴加的过程中需要缓慢的搅拌直至出现矶花为止。然后，静止 10 分钟，取上清液测量COD ，计算 COD 的去除率，去除率越大，混

2、凝的效果就越好。实验步骤：选择八个100ml 的烧杯，在烧杯中加入100ml 的原水，调节其pH 值在 8 左 右，向其中滴加不同量的PAC 缓慢搅拌。静置10 分钟，分离出下层清液。测量COD ，计算 COD 的去除率，去除率越大就是混凝效果最好的，这样就可以确定最佳投药量，测量效果如图 3PAC 段加呈与 CODi 除率的关奚蚩Ml堡也QDUPAC&tl Crrl|图 1 PAC 投加量与 COD 去除率的关系由图 1 可知，在 pH 值一定的条件下，可以随着混凝剂加入量的逐渐增大，而当混凝剂加到一定量时， COD 的去除率反而上升，上层的清液也逐渐变得混浊。这是由于加入的聚合氯化

3、铝逐渐溶解分散到溶液中去。又有铝离子带有部分正电荷，而乳化液大多数都含有阴离子表面活性剂。这样，会通过压缩双电层，吸附点中和，吸附架桥，网捕作用达到凝聚，絮凝的效果。随着混凝剂量的逐渐增大，这四种混凝作用的效果也逐渐增强，直至达到最佳效果，再过量地加入混凝剂，溶液中存在过量的铝离子，产生水解，将会形成胶体，再次达到胶体的稳定，使COD 值有些许升高的现象。所以，在混凝的过程中要严格控制混凝剂的投加量。由此次试验可以确定：100ml 原水加 6ml 的 PAC （浓度为 100g/L ）混凝效果最佳。精选资料，欢迎下载2. pH 对混凝效果的影响实验步骤：分别取9 份 100mL 的原水，分别调

4、节pH 值为 5.5 、 6.0 、 6.5 、7.0 、7.5 、8.0 、 8.5 、9.0 、9.5 ，均加入 6mlPAC （最佳投加量 ），搅拌，静置10 分钟，分离出清液，测定其 pH 值，并测量COD 见图 2:pHfi图 2 pH 值与 COD 去除率的关系由图 2 可知，在 pH 在 8.5 左右的时候，投加6ml 的 PAC 时， COD 勺去除率最好，混凝效果达到最好。可见， pH 值对混凝效果的影响很大。所以在混凝过程中应控制pH 值 8.5左右。3. 助凝剂投加量的确定此次实验所采用的助凝剂是PAM 即聚丙烯酰胺，选用的浓度为2g/L 。取 6 个 250ml的烧杯，

5、加入100ml 的原水，再向其中加入6ml 的 PAC 搅拌。向其中分别加入0.5ml 、1ml 、 1.5ml 、2ml 、 2.5ml 、 3.0ml 的 PAM 搅拌。静止 10 分钟。取上层清液，测量COD 计算 COD 的去除率。见图3精选资料，欢迎下载94 %率除93%去92% -' -1 -1 -1 - 1012345PA 啲投加量图 3 PAM 投加量与 COD 去除率的关系由上图可知，当PAM 的投加量为ml 时， CO 的去除率，混凝效果最佳。可见，二、乳化液深度处理实验-芬顿实验Fen to n 试剂即过氧化氢与亚铁离子的结合，是一种特效氧化剂 ，其氧 化电极电位

6、高达 2 .80 V; Fen 2ton试剂催化氧化用于工业废水处理已有三十年历史 ， 他最早用于处理苯酚和烷基苯废水 1 。该氧化剂具有极强的氧化 能力 ，适用于难降解有机废水的处理 ，而且对那些有毒有机物和三致物 2 具有很好的分解能力。近年来 ， 有关 Fen to n 试剂处理有机废水的研究较多 ， 如纺织印染废水3 ,有机合成芳胺废水 4等。日本在这方面已有部分专利面世 1 。本文就机械加工清洗产生的乳化废水的氧化实验作详细介绍。1 ?实验部分1） 废水来源本实验采用的乳化废水是_废液。 COD 浓度为 20000 ?100000mg/L; 试验 COD 50540mg/L , 试验

7、用原水 pH 值 9.35; 2） 试剂及测试方法双氧水、绿矶 （硫酸亚铁 ）用水等为分析纯试剂 ,COD 采用标准法测定 ，3） 实验方法水样 100mL 于 250mL 三角烧瓶 ， 用硫酸调节原水pH 值，投加绿矶后 ， 加入双氧水 , 置于摇床内振荡 , 振荡速度 200 r/ min ,反应完成后静置30min精选资料，欢迎下载取样2?实验结果与讨衣 1冋 mvn 反应影响因盍正交实验结果论：影响有机物去除的重要因素有双氧水实尬号双純水投就绿呎投就pllfi“力 去除耶KX ： ±除率(nIJ(%)("A )11.24H li3. iMh噫 551.52112.4

8、82(2)86 178. 9投量 ，原水 pH 值，反应时间等 ；本实验针对这四方面考察了 Fenton 氧化反应规律；为求得最佳反应条件 ，首先考虑三因素三水平正交实验。 ( 见表 1)?1知 I)3.72M3)9 (M3)SI 377, t4划 2!L24L( 1)( i. o<h89. 3m 力2.4S212)KS. K83.963. 口躬86 K验 21丄知 U1.24H 119.UA.4HS.445( 3)2.4JC2I2Ji 0<2i眇 7XI .6号45( 3)f* O' ?SR 3R2. 3R CUD22, 515, 116. 9RKC14. 9吟 -4IL

9、43. 正交实验结果分析双氧水投量选择 50 % 、100 % 、150 % Q th ( Q th为与 COD 表征的 有机物氧化化学当量 ； Fe 2+投量不仅与双氧水量有关还与原水种类有关，由 条件预备实验确定出较佳的 Fe2 + 投量接近 0.1 COD 即 Fe 2 +2 2为 1 :20左右 ； 反应时间确定 2/H Oh 。正交实验结果如下 ：由正交实验结果分析 ，三因素中最为显著的当数双氧水投量，其次是 pH 值，再次是绿矶投量。从数据变化趋势来看似乎呈相同的递增态势，但结合实际, 第二个数据水平 COD 去除率已经高达 88 %, 再增加双氧水和绿矶投量 , 有机物分解率增加

10、不多 ； 第二个数据水平就可以认为是较为理想的条件；唯有 pH 值的影响趋势是于我们更有利, 原水的 pH 值 9.35 较高 , 有利于Fenton 氧化 ；这似乎同文献报道的 Fenton 试剂最佳作用条件 pH 3.0 有所不 符，但是当向水样中投加药剂后 ， 根据实验测定 ，即使不调节原水 pH 值， 体系的 pH 值也会降低至 2.5 左右 ，而后体系的 pH 值一直维持在 2.5 左右 (见图 5);这一结果又是同文献报道的结果相一致。也就是说，Fe 2 + -"Q 的加入使反应体系 pH 值下降至最佳 pH 值附近是导致 pH 值影响不显著的重 要原因。为更精确地寻求反

11、应规律 ，我们进行如下单因素实验。4 ?单因素实验分析1) 原水 pH 值的影响 ：固定双氧水投量在100%Qth ，绿矶 (FeSO 4 ? 7H 2O) 投量2.482 g(Fe 2 +/H 2 O 2 = 1 : 20) 反应 2 h ， 结果如图 1 所示 ：在本实验 中，原水 pH 值较低或不调 pH 值，COD 去除率较高 ，pH 值为 6.0 左右 COD 去精选资料，欢迎下载除率最低 ， 但从整体来看 ，pH 值对有机物氧化反应的影响并不明显，总体差异很小。而且 ， 在 原水不进行 pH 调节时COD 去除率呈现出最高水平。PH图 4 原水 pH 对有机物去除影响2) Fe 投

12、量的影响为摸索 Fe 2 + 投量的影响规律 ， 固定图 5| 立發捞卸日瑟咱双氧水投量 100 % Q th(2.0COD),原水不调节 pH 值，反应 2 h ,亚铁离 子同过氧化氢的比例折算成同COD 之比，实验结果见图 5。由上图 ，亚铁 投量在 0.075COD(1.863 g )时达到最高的有机物去除效果 , 此时 Fe 2 +/H 2O2为1:28;亚铁投量不足或过高均会使有机物去除水平下降。在亚铁投量极低时 , (0.025COD) 出现负去除现 象,即反应后的水中 COD 浓度高于初始 COD 浓度, 一个很好的解释就是乳化 废水属于难降解废水也是难以化学氧化的废水 , Fe

13、 2 + -H 2 O 2 体系产生的羟自由基 HO ?具有强氧化能力 ， 它能氧化绝大多数的有机物，特别是芳香族化合物易被 HO ?开环 ， 变成易于氧化的大分子有机物，这样测得的有机物浓度比初始 COD值要高 ； 经过多次反复 ，情形仍然如此。由此可以看到Fenton 试剂的应用潜力。3) 双氧水投量的影响6保证 Fe 2 +投量为最佳水平O.O75COD(1.863 g), 使用原水不调节pH值，结果如图 6 所示。随着双氧水投量的增加，COD 去除率呈上升趋势,但也并不是多多益善 , H2 O2 投 量超过 100 %Q th(2.0COD)时，COD 去除率反而有所下降 ； 这可解释

14、为精选资料，欢迎下载当过氧化氢量过多时 ， 在亚铁离子的催化作用下产生的羟自由基浓度较高，易发生自分解而变成水和氧 ，这样就没有达到充分利用于分解有机物的目的， 耗费了大量 H2 O2 。因此 , 最佳投量还是 100 %Q th(2.0COD),此时 COD 去除率为 91% 。4) 反应时间的影响4反应时间也是重要的影响因 素,在没有催化剂时氧化反应的发o o O生极为缓慢。甚至难以观察检测。加入适量催化剂可以改变ao.o O 0 8 6反应途径 ，加快反应 速度。从0. 0-0. 5L01.5 2.0X0 4. DCOD 降解规律来看 ,，反 应时何/h该反应过程同其他催化反应类似图 7

15、CW 降解随反应时间的变化仍然存在有机物分解的诱导过程反应初期速度较慢 ，约 1.0h 后反应速度急剧上升 ，如图 4 所示：反应进行 0.5h 时出现负去除率 (CQD 稍有增加而 TQC 有所减少 ) ，实际上说 明有机物没有真正去除 ，而是由难以分解的变成易于氧化分解的有机物 ；因而 有关其反应机理的报道较多 , 在此不再重复 ; 下面就其反应动力学过程略做 介绍 ：在最佳投量（ H2Q 为 2.0COD , Fe 2 +为 0.075COD ）,该过程符合准一级 动力学模型 , 即反应过程可以划分为两个阶段 , 每一阶段均为一级反应 , 各 自存在不同的速率常数精选资料，欢迎下载可以认

16、为 n COD = 0; 在反应进行到1.5h , 已有大部分分解 ( n COD =75.2 %); 反应 2.0 h 后, 有机物分解 比较缓2.70慢。图 8 是体系 pH 值随氧化反应 时间的2. 60变化规律 ；开始一段时间 ，氧 化反应产酸2.50使体系 pH 值下降 ， 而后有 机酸开始被氧2.30化使得 pH 值有所回升 , 最 后 pH 值的下降2.20可以推测是生成更稳定的0,5L0).5 乙 04.0反应时间 hh甲酸和乙酸造成。图 8 氧化后上 清掖 pH 值妻化5?反应机理与动力学浅析 Fen to n 氧化机理属于典型的自 由基反应过程，在 Fe 2 + 的催化 作

17、用下 ， 过氧化氢分解产生羟 基自由基引起有机物自由基链引 发、链传递、以及链终止；羟基 自由基将大分子有机物分解为有机 小分子、 CQ、出 0;部分有图 9TOC 随时间的讲解规律及反应动力机自由 基发生聚合形成易于沉降的学大分子由图 9 可以看出 , 反应开始速率较高 （ 速率常数为111423）,而且非常符合一级反应规律, 其相关系数达 0.997 3;反应发生到 1.5h后速率明 显变慢 （ 速率常数为 0.124 4,相关系数为 0.856 7 ） ,有机物去除总量下降 很多 ; 这种自由基反应历程的特点对于工程实际是很有意义的。一I crvuM（一）芬顿试剂的反应机理Fenton

18、技术所应用的Fenton 试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有 Fe2+ 和 H2O2 H2O 被亚铁离子催化分解生成羟基自由基（? OH , 并引发更多的其他自由其反应机理如下：基，Fe2+3+ -2+HQ Fe +OH+ ? OHFe3+HQ Fe2+HO ?+H精选资料，欢迎下载Fe2+ ? OH> OH+FeTRH+? OHR- +HO? +Fe3+ Rf+FeTR+QROO - RCO+HOFenton 试剂处理有机物的实质就是羟基自由基与有机物发生反应。（二 , 芬顿试剂的分类1标准芬顿试剂标准芬顿试剂是由H2O2 和 Fe2+ 组成的混合体系, 它通过催化分解H2

19、O2 产生的? OH 进攻有机物分子夺取氢 ，将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为二氧化碳和水等无机物。该系统的优点是：在黑暗中就能降解有机物 ，节省了设 备投资。主要缺点为 ：反应速率较慢 ，H2Q 的利用率低 ，有机物矿化不充分 ，处 理后的水可能带有颜色 ,较难应用于饮用水的处理。2 . 光-芬顿试剂针对标准芬顿法过氧化氢的利用率低、有机物矿化不充分等缺点，人们把光 照（紫外光或可见光 ）引入标准芬顿体系 ，形成了光 -芬顿试剂。反应体系在光的照射下，可以提高其处理效率和对有机物的降解程度，降低 Fe2+ 的用量 ，保持 "Q 较高的利用率。光 -芬顿试剂具有很强的氧化能力

20、，对有机物矿化程度较好 ， 但其缺点是处理费用较高。随着对芬顿法的进一步研究，人们把草酸盐引入光 -芬顿体系中 ，发现草酸盐的加入可有效提高体系对紫外线和可见光的利用效果。3 . 电-芬顿试剂电-芬顿试剂就是在电解槽中通过电解反应生成"Q 或 Fe 2+,从而形成芬顿试剂，并让废水流入电解槽 ，由于电化学作用 ，使反应机制得到改善 ，从而提高了试剂的处理效果。该法综合了电化学反应和芬顿氧化，充分利用了二者的氧化能力。它与光 -芬顿法相比自动产生HQ 的机制较完善。导致有机物降解的因素较多， 除?精选资料，欢迎下载QH 的氧化作用外 ，还有阳极氧化、电吸附等。（三） 芬顿试剂的影响因素

21、根据上述 Fenton 试剂反应的机理可知， QH ?是氧化有机物的有效因子，而 Fe2+ 、 H2Q 、 OH决定了 0H? 的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影 响该系统的因素包括溶液 pH 值、反应温度、 HO 投加量及投加方式、催化剂种 类、催化剂与哇 0 投加量之比等。（四） 试验部分1. 试剂和废水试剂 ：双氧水 （30% ）、绿矶 （七水硫酸亚铁 ）、氢氧化钠、浓硫酸均为分析纯；精选资料，欢迎下载试验水质 ：试验用水取自_乳化废水破乳后处理的水样，水质特征：pH值为 _，CODC 为 mg /L ，BOI 5 为 mg/l 色度为 _度。2. 试验方法取破乳后最佳的处理水样3

22、00 mL 水样（下简称废水）置于500 mL 烧杯中，记录其水质各项指标，用HSO 或 NaOH 调节 pH 值，再向废水中加入一定量的硫酸亚铁和双氧水，迅速混合，反应一段时间后取出，调节其pH 值至中性，取上清液进行分析，采用国家标准分析方法测定COD 和色度。3.处理工艺流程Fenton试础K ft it S（五）结果与讨论1. 反应时间与色度、 CODC 去除率的关系试验条件 ：初始 COD = 110 mg /L ，色度 =100 倍， pH = 5 .00，FeSO 加量 =400 mg /L ， 30% HQ 投加量 =200 mg /L ，通过调节停留时间来调节反应时间。试验结

23、果见图 4。MW总T豐d1 13040010205060反应貲：用 t mm图 4 反应时间与色度、 COD 去除率的关系精选资料，欢迎下载由图 1 可知，在前 30 min 内， CODC 和色度的去除率随反应时间的延长而增加，而30 min 后， CODC 和色度的去除率趋于平缓。这表明，反应前段时间主要是生成新生态的 ? OH 反应一段时间随着生成 ? OH 量增多，这时分解破坏一些难分解的有机物占主导地位，反应后期，随着? OH 量的减少和难降解物质的减少，CODC 的去除率趋于稳定。2.pH 值对色度、 CODC 去除率的关系试验条件 ：初始 CODCr = 110 mg /L, 色

24、度为 100 倍， FeSO 投加量为 400 mg /L ，H2O 投加量为 200mg /L , 通过往造纸废水中加硫酸调节废水的pH 值。试验结果见图2。o o O6034(1o O20图 2 反应 pH 值与色度、 COD 去除率的关系356反应 pH ffi.由图 2 可知， pH= 5时， CODC 和色度的去除效果最好，过高或过低的pH 使 CODCr和色度的去除效果都有一定的下降。这主要跟Fen to n 试剂的作用机理有关， H +浓度高，对 Fenton 反应有抑制作用，影响 Fe2 + 的催化再生及 ? OH 的产生 ：当 pH 较咼时，不仅抑制了 ? OH 的产生，同时也会使 Fe2 + 和 Fe3 + 生成氢氧化物沉淀而降低或失去催化作用:同时较高的 pH 值也能使 H2O 产生无效分解，降低氧化效率。3. FeSO 投加量对色度、 CODC 去除率的关系试验条件 ：初始 CODCr = 110 mg /L , 色度 =100 倍， pH = 5 .00，H2