铁炭法与过氧化氢投加比例

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铁炭微电解-Fｅntｏｎ试剂联合氧化深度处理印染废水的研究

摘要：采用铁碳微电解—Feｎｔon联合氧化技术对印染废水生化处理的出水进行深度处理。通过正交试验考察了pH值、H２Ｏ2投加量、铁碳体积比、反应时间对处理效果影响的大小，分别为pH>铁碳体积比〉Ｈ2O2用量>反应时间。并通过单因素实验确定在最佳反应条件下：pＨ为2～3,H2Ｏ２３。2mＬ/L,铁碳体积比为1:1，反应时间为90mｉｎ，COＤ的去除率能够达到９０％以上,色度去除率为9９％，盐度去除率为64%。各项指标均达到了印染水的回用指标。

ﻫ关键词：铁碳微电解；Fentｏn试剂；印染废水;深度处理。ﻫﻫ中图分类号：X70３。1

文献标识码：AﻫﻫStuｄyonaｄvaｎｃedtreaｔmentofpｒiｎtingandｄyeingwastewaterbyｊoｉntoxｉdａtiｏnｔｅchnologｙofirｏｎ－carbonmicrｏ-electｒoｌｙsisand

ＦentoｎrｅagｅntsﻫﻫJIＡNＧXinｇ-ｈｕa１,LIＵYong-jiａｎ2，ＪINＬｉaｎg—ｊｉ１ﻫ

（1.ＤepartｍentoｆEnviｒｏnｍeｎtalScienｃeandEngiｎeeriｎg,Suzhｏu

Ｕniｖ.ofＳciｅｎceａndTechnｏloｇy。Suzhou２15011Chinａ;DepartmenｔoｆChemicalaｎdBiologｉcａlEnｇineeｒiｎｇ,Suzｈou

Univ。ｏfScieｎｃeandＴｅchｎologｙ。Suzhou21５01１China；）

Abｓtｒacｔ

Advanceｄtreaｔmentofpｒiｎtinｇａｎdｄyeiｎgwａｓtｅwaｔｅrｂyjointoxidatiｏｎtｅｃhnologyｏfｉron—ｃａrｂonmｉｃrｏ—elecｔｒolｙsisanｄＦentonｒeaｇentswasｓtuｄieｄ．Orthoｇｏｎalａrraｙexperｉmenｔswasdｅsignｅdtostudytｈedｉｆferentｄeｇreeof

iｍｐaｃtonthｅtreaｔmｅnteffｅctiｏn.ThｅresultwaｓｐＨ〉vｏlｕｍｅratiooｆirｏnａndｃaｒboｎ〉Ｈ２O２dosagｅ>ｒeactionｔimｅ。Itisｆｏｕndbyｓiｎgle-faｃtｏrexperｉmeｎｔsthatthｅbeｓteｘpｅrimenｔalcｏnditｉoｎｓａｒeasfoｌloｗs：pHis2to3,H2O2ｄosageiｓ３。２mL/L，ｖoｌumeratioｏfiroｎanｄcarbonｉs1:1,reａctｉontime9０ｍｉn.Inthiscondiｔｉon，theremovalratesofＣＯD，ｃhrｏmaanｄsａlinitycaｎrｅacｈ91％，99%and64%respectｉvely.Eachｍｅｔthereｕseｒeｑｕiremeｎtsofpｒiｎtinganｄｄyｅingwateｒ．ﻫﻫＫeｙwordｓ：ｉroｎ－carbｏnmicro—eｌecｔｒｏlｙsis；Ｆｅｎtonreagｅnts；ｐrinｔingaｎddｙeｉngwastewater；aｄvancｅdｔreatment.ﻫ

引言ﻫ

印染行业近几年来需水量和排水量大幅增长（１)。对印染废水的深度处理并进行回用，既能够减少环境污染又能缓解水资源短缺的危机(２)。印染废水二级出水色度高，COD难以去除,造成这种状况的因素除了生物处理负荷低于实际要求的COＤ负荷以外，还因为废水中存在大量的难以被生物降解的各种复杂的有机物（３～4)，如苯胺、硝基苯、偶氮染料等。因此印染废水的深度处理主要是对ＣＯＤ和深度的去除（2)。此外，还应防止无机盐的积累.ﻫ

铁碳微电解，于上世纪70年被前苏联最先应用于印染废水的处理中在具有使用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便的特点（５)。，目前已经被广泛应用于印染(3)、农药（6～7）、制药(５）、制浆造纸（8~9）等废水处理中。作者利用铁碳微电解-Feｎtoｎ试剂联合氧化技术对印染废水的二级出水进行深度处理,使得出水达到了回用水的标准。

1反应机理ﻫ

以铸铁屑和焦炭或活性炭作为电极材料，当材料浸没在废水中时，由于铁和炭存在明显的氧化还原电势,，铁屑和炭形成了许多微小的原电池，在铁碳表面，电流在成千上万个细小的微电池内流动。其电极反应为(8~9):ﻫﻫ阳极:Fe-2e＝Fｅ２+

E0(Ｆｅ2+/Ｆe）=0．44V

ﻫ阴极：2H++2e=H2

E0（Ｈ+／H2）=0。0０V

当有氧气存在的情况下,发生如下的反应：

ﻫO２+4H＋＋4ｅ=2Ｈ2O（酸性条件）

E0（O2）=1.23Vﻫ

O2+2H2Ｏ+４ｅ=４OH—（中性或碱性条件)

E0（Ｏ2／Ｈ—）=０．40Ｖﻫﻫ电极反应生成的新生态的［H］等具有很高的活性（３），能够跟废水中多种组分发生氧化还原反应；同时，金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重金属离子发生置换反应(１0）;其次，经铁碳微电解处理后的废水中含有大量的Fe2+，将废水调制中性以及曝气之后则生成絮凝性极强的Ｆe(OH）3，能够有效的吸附废水中的悬浮物及重金属离子（１1～12)如Ｃｒ３+其吸附性能远远高于一般的Ｆe（ＯＨ）3絮凝剂（13）.

在酸性条件下,加入H2O2与电解产生的Fe2+构成了Fentｏｎ试剂,Ｆenton试剂的处理效果比单纯的H2O2的处理效果好很多。其反应机理如下（14~15)：

Fｅ２++H2O２Fｅ3＋+OH—+HO·

（1)

Fｅ3++H2O2Fe2++H++HOO·

（2）

ﻫFe2＋+HＯ·Ｆｅ3++OＨ-

(３)ﻫﻫH2O2+HO·

Ｈ2O+HOO

(4)

Ｆe2++HOO·Fe3++OＯＨ—

（5)ﻫ

Fe3++HOO·Fe2＋＋Ｈ＋+Ｏ2

（6）ﻫ

生成的具有很高的活性，能够将废水中的污染物迅速降解。降解机理为（16）：

RH+ＨO·

Ｒ·+Ｈ2O

(7）ﻫ

R·+O２

ＲＯO·

(8）ﻫﻫROO·＋HO·+O２······CO2+Ｈ2O(9)ﻫﻫ2实验内容与方法ﻫﻫ2.1仪器和材料

PHB－8型笔式PH计、JY３002型电子天平、可调万用电炉、2ＤZ—２ｘu2波纹管药液计量泵、SＨ－３循环水多用真空泵。ﻫ

铸铁屑取自某学校金工实习厂，为卷曲状的铁条，长4ｍｍ,宽1mｍ。活性炭为分析纯颗粒活性炭。实验用的H２SＯ４、Ca（OH）２、NａOＨ、H2O2（3０％）均为分析纯试剂。废水为苏州某印染厂的A/Ｏ二级出水，ＣＯDＣｒ为450mg/L，色度为200（稀释倍数法），pH为6，盐度为250０mg/L.ﻫ2.2实验装置

实验装置采用铁碳固定床反应器，如下图:ﻫHYPＥRLINK”javasｃript:ｅxtenｄurｌ('”\ｌ"blｏgiｄ=4ｃ5７dｃ3401009iｊd＆urｌ=＇)"\t”＿selｆ”ﻫ由图2可知,pH值在２～3时对COD的去除率达到90%,当ｐH值过高或过低的时候降解效果都有所下降。在酸性条件下，有利于铁碳原电池的反应（１7）。在一定范围内,原电池反应速度随pH的降低而加快。因此当pH值较高时,微电解程度有所降低，导致COD去除率降低；然而当pＨ值过低的时候，ＣOD去除率也相对的偏低,其原因如下：(1）在强酸性条件下，电极反应过于剧烈，在电极表面生成大量的H2，大量的H２微泡在Ｆe电极和Ｃ电极中间形成一层气膜阻碍了铁碳之间形成稳定的氧化还原电势;（２）H2还阻碍了废水中的带电胶体通过电泳作用在电极上形成大的胶粒从而通过沉降除去。(3)强酸性条件下，Fｅ的腐蚀速度快，产生的过多的Fe２+与芬顿试剂氧化过程产生的具有强氧化性的羟基自由基发生反应，降低了废水中的羟基含量，使COＤ去除率也有所降低。因此，确定最佳反应ｐH为２~3。ﻫ３．３铁碳体积比对COD去除率的影响

取2５0mL废水，确定进水pH值为2~3，Ｈ2O2用量为３.2mL／L，铁碳反应时间为90min,取铁碳填料的体积比分别为１：１、1:２、１：3、2:1、3:１，实验结果如下图３，

由实验结果可以看出，当铁碳的体积比在1:1的时候，反应时间90ｍin，加入H2O2为3。2mＬ/L时，ＣＯD去除率可以达到９1。4％,但是当铁碳比过大或者过小时,相同的铁碳填料体积中铁碳所形成的Ｆe—C原电池的数量都较1:1时少，因此去除率有所下降。因此,确定最佳铁碳体积比为1：1。

3．4H2Ｏ2加入量对CＯＤ去除率的影响

用２５0ml废水，调节pH值为2~3，铁碳体积比为1：1,分别加入0。６mL、０。8mＬ、1。0ｍL、1.２mL、1。4Ml３0％H2O２进行反应,反应时间为90min，反应结束后取水样测定结果如图4

实验发现当加入H2O２较少时,随着H2O2加入量的增加，CＯＤ的去除率不断的增高,当加入量为0．８mL时，即３．2ｍL／L时COD出去率达９0%以上。而随