染料中間體廢水深度處理Fenton試劑氧化法

常規(guī)生化處理后的染料中間體廢水往往難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而為了解決常規(guī)生化處理存在的不足、降低染料中間體廢水污染，正是本文圍繞Fenton試劑氧化法對(duì)染料中間體廢水深度處理開(kāi)展具體研究的原因所在。

1、材料與方法

1.1 材料與儀器

本文選擇了經(jīng)過(guò)處理的某地化工廠染料中間體廢水作為試驗(yàn)用水，染料中間體廢水處理采用了鐵催化內(nèi)電解、水解酸化、好氧組合處理工藝，處理后的染料中間體廢水色度為1085倍、CODCr為187.5mg/L；此外，選擇了5B-3F型號(hào)的快速測(cè)定儀用于COD檢測(cè)，選用pHS-2F型號(hào)的精密pH計(jì)用于pH檢測(cè)，選用SD-2型號(hào)的色度儀進(jìn)行色度檢測(cè)。

1.2 試驗(yàn)方法

向碘量瓶（500mL）中加入200mL原水，并使用硫酸溶液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，加入濃度為27.2g/L的H2O2與濃度為2.8g/L的Fe2+。在107r/min的搖床中進(jìn)行碘量瓶的搖動(dòng)，在保證碘量瓶?jī)?nèi)物質(zhì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)時(shí)間的反應(yīng)后取出，為終止碘量瓶中的物質(zhì)反應(yīng)便開(kāi)展后續(xù)試驗(yàn)，需加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，并保證加入氫氧化鈉溶液后的碘量瓶?jī)?nèi)部混合液pH值為10，終止反應(yīng)后需在107r/min的搖床中搖動(dòng)碘量瓶30分鐘，隨后滴加0.1g/L的PAM（聚丙烯酰胺）溶液2mL于碘量瓶中，在攪拌2分鐘后靜置碘量瓶，靜置時(shí)間為10min，分析過(guò)程需使用碘量瓶中的上清液。

2、結(jié)果與討論

2.1 染料中間體廢水處理

圖1為應(yīng)用Fenton試劑氧化法的某地化工廠染料中間體廢水處理效果，結(jié)合該圖可直觀發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)溫度為30℃、初始pH為3、H2O2投加量為204mg/L、Fe2+投加量為28mg/L的條件下，Fenton試劑氧化法在化工廠染料中間體廢水處理中擁有較為出色表現(xiàn)，在染料中間體廢水色度為1085倍、CODCr為187.5mg/L、初始pH為3的情況下，0.5h反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了68.4%的COD去除率，CODCr也由187.5mg/L下降至59.2mg/L，出水pH值則由3變?yōu)?/span>8.3，出色色度則由1085倍降為129倍，結(jié)合規(guī)范不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)Fenton試劑氧化法處理后（反應(yīng)0.5h）的染料中間體廢水雖然達(dá)到了COD和pH值要求，但出水色度的去除率僅為88.1%，129倍的出水色度與《再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》還存在較為顯著的差距，這種情況的出現(xiàn)可能是由于研究使用的化工廠染料中間體廢水的殘留有機(jī)污染物中存在大量發(fā)色官能團(tuán)，因此本文圍繞這一試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展了深入研究。

2.2 影響染料中間體廢水處理因素

2.2.1 染料中間體廢水初始pH影響

開(kāi)展不同初始pH染料中間體廢水深度處理后出水COD和色度去除率對(duì)比，該對(duì)比在反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間分別為30℃與2h下進(jìn)行，H2O2、Fe2+的投加量則分別為204mg/L與33.6mg/L，由此開(kāi)展試驗(yàn)可得出如下結(jié)果：

（1）染料中間體廢水初始pH影響顯著。結(jié)合試驗(yàn)，可確定染料中間體廢水初始pH處于2與5之間時(shí)，經(jīng)Fenton試劑氧化法化深度處理的出水COD和色度去除率明顯高于初始pH大于5的廢水，且染料中間體廢水COD和色度去除率隨著初始pH值的上升而顯著降低。

（2）pH值為3時(shí)染料中間體廢水COD去除率最高。染料中間體廢水初始pH處于2與5之間時(shí)，色度去除率變化不大、COD去除率則先升高后降低，且pH值為3時(shí)達(dá)到最大值，因此染料中間體廢水初始pH為3時(shí)的Fenton試劑氧化法化可實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量應(yīng)用，這必須得到業(yè)界人士關(guān)注。

2.2.2 處理過(guò)程中的Fe2+投加量影響

開(kāi)展不同Fe2+投加量下出水COD和色度去除率對(duì)比，該對(duì)比在反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間分別為30℃與2h下進(jìn)行，初始pH、H2O2投加量則分別為3和204mg/L，由此開(kāi)展試驗(yàn)可得出如下結(jié)果：

（1）28mg/L的Fe2+投加量下廢水COD去除率最高。Fe2+投加量處于22.4mg/L與28mg/L區(qū)間時(shí)，中間體廢水COD去除率呈先升高后下降趨勢(shì)，且在投入量為28mg/L時(shí)達(dá)到最高。

（2）色度去除率受影響較小。相較于廢水初始pH，Fe2+投加量對(duì)出水色度的影響較小，22.4mg/L~44.8mg/L區(qū)間的Fe2+投加量幾乎不會(huì)影響出水色度，因此Fe2+投加量為28mg/L時(shí)，Fenton試劑氧化法化可實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量應(yīng)用。

2.2.3 處理過(guò)程中的H2O2投加量影響

開(kāi)展不同H2O2投加量下出水COD和色度去除率對(duì)比，該對(duì)比在反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間分別為30℃與2h下進(jìn)行，初始pH、Fe2+投加量則分別為3和28mg/L，由此開(kāi)展試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，H2O2投加量處于68~204mg/L區(qū)間時(shí)，Fenton試劑氧化法化深度處理后的廢水COD和色度均快速提升，而隨著H2O2投加量超過(guò)204mg/L，出水的COD和色度則趨于穩(wěn)定，而考慮到經(jīng)濟(jì)成本、出水指標(biāo)等因素，可確定H2O2投加量為204mg/L時(shí)，Fenton試劑氧化法化可實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量應(yīng)用。

2.2.4 反應(yīng)時(shí)間影響

開(kāi)展不同反應(yīng)時(shí)間下出水COD和色度去除率對(duì)比，該對(duì)比在反應(yīng)溫度為30℃下進(jìn)行，初始pH、Fe2+與H2O2投加量則分別為3和28mg/L、204mg/L，由此開(kāi)展試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，Fenton試劑氧化法化在反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)具備較快的氧化速度，且在0.5h時(shí)完成大部分反應(yīng)，因此可確定反應(yīng)時(shí)間為0.5時(shí)，Fenton試劑氧化法化可實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量應(yīng)用。

2.2.5 溫度影響

開(kāi)展不同反應(yīng)溫度下出水COD和色度去除率對(duì)比，該對(duì)比在反應(yīng)時(shí)間為0.5h下進(jìn)行，初始pH、Fe2+與H2O2投加量則分別為3和28mg/L、204mg/L，由此可發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)Fenton試劑氧化法化深度處理下出水COD、色度的影響較小，且20~40℃區(qū)間染料中間體廢水的COD去除率基本相同，但溫度超出40℃后，染料中間體廢水的COD去除率卻開(kāi)始下降，色度則基本不會(huì)發(fā)生變化?？紤]經(jīng)濟(jì)因素和出水指標(biāo)，可確定反應(yīng)溫度為20℃時(shí)，Fenton試劑氧化法化可實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量應(yīng)用。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可確定Fenton試劑氧化法在染料中間體廢水深度處理中的應(yīng)用潛力，在此基礎(chǔ)上，本文求得的最佳Fenton試劑氧化法反應(yīng)條件，則提供了可行性較高的染料中間體廢水深度處理路徑，但Fenton試劑氧化法應(yīng)用中存在的色度去除率不足問(wèn)題也必須得到業(yè)界人士關(guān)注。（來(lái)源：浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司）