高鐵酸鉀氧化處理廢水中鄰氯苯酚的方法

鄰氯苯酚（o－ClC6H5OH）屬芳香化合物，有毒易燃，可產(chǎn)生一氧化碳、氯化氫等有害氣體，并且很難降解，用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料及其它有機(jī)合成原料。氯代烴及其衍生物都有毒性并且難以自然降解。目前鄰氯苯酚廢水的處理方法有化學(xué)氧化法、電催化氧化法、光催化氧化法、超聲波－光催化氧化法、生物法等，化學(xué)氧化法由于具有易操作、氧化效率較高、處理成本較低等特點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。

高鐵酸鹽都具有極強(qiáng)的氧化性，在水體凈化中同時(shí)發(fā)揮氧化、吸附、絮凝的協(xié)同作用，并不產(chǎn)生任何有毒、有害的物質(zhì)，是近年來(lái)備受關(guān)注的新型高效強(qiáng)氧化劑。高鐵酸鉀氧化鄰氯苯酚先生成鄰苯醌，然后繼續(xù)氧化生成小分子羧酸，繼而生成二氧化碳和水。本研究以高鐵酸鉀為氧化劑對(duì)制藥廢水的鄰氯苯酚進(jìn)行降解試驗(yàn)，分別考察了高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比、氧化反應(yīng)時(shí)間、溶液pH值對(duì)鄰氯苯酚氧化處理的影響。

1、材料與方法

1．1 試驗(yàn)試劑及儀器

硫代硫酸鈉（分析純）、硫酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、鄰氯苯酚溶液（質(zhì)量濃度為25．0mg／L）、高鐵酸鉀（采用次氯酸鹽氧化法制備，純度為98．0％）。

GCMS－QP2010Ultra氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀、DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、JJ1000型電子天平。

1．2 試驗(yàn)方法

室溫25℃，在100mL的三口圓底燒瓶中加入50mL的鄰氯苯酚溶液，打開(kāi)磁力攪拌器，使用粉末狀氫氧化鈉固體或稀硫酸溶液調(diào)節(jié)溶液pH值后，精準(zhǔn)加入粉末狀高鐵酸鉀固體，到達(dá)預(yù)設(shè)的時(shí)間后，用過(guò)量的硫代硫酸鈉飽和溶液終止反應(yīng)。取少量反應(yīng)液，離心處理，取上層液體使用氣相色譜進(jìn)行分析。考察高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間、溶液pH值等因素對(duì)鄰氯苯酚去除效果的影響。

1．3 分析方法

經(jīng)過(guò)離心處理的上層液體直接進(jìn)行氣相進(jìn)樣，使用氫火焰離子化檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，使用SE－54毛細(xì)管色譜柱，以氮?dú)鉃檩d氣，流速為30cm／min，進(jìn)樣量為1．0μL，不分流進(jìn)樣，氣化室溫度為160℃，檢測(cè)器溫度為250℃，SE－54毛細(xì)管柱溫為100℃。利用純標(biāo)樣根據(jù)色譜峰保留時(shí)間定性，采用峰面積外標(biāo)法進(jìn)行定量。

2、結(jié)果與討論

2．1 高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比對(duì)處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質(zhì)量濃度為25．0mg／L，反應(yīng)時(shí)間為60min，溶液pH值為8的條件下，考察高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質(zhì)量比對(duì)鄰氯苯酚去除效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，鄰氯苯酚去除率隨高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比的增大迅速提高，但在質(zhì)量比大于20時(shí)，去除率變化不大。在一定范圍內(nèi)，廢水中鄰氯苯酚的去除率同高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質(zhì)量比成正比，但當(dāng)其質(zhì)量比超過(guò)20以后，去除率基本上不再變化，這是因?yàn)殡S著高鐵酸鉀投加量的增加，鄰氯苯酚與高鐵酸鉀碰撞的幾率逐漸增大，使得反應(yīng)效率不斷提高，而到達(dá)一定的量之后碰撞的幾率達(dá)到最高，反應(yīng)速度不再增加，這也和高鐵酸鉀氧化處理其他酚類(lèi)物質(zhì)極其相似，說(shuō)明高鐵酸鉀的投加量是去除廢水中鄰氯苯酚的一大關(guān)鍵因素。當(dāng)兩者質(zhì)量比為20時(shí)，鄰氯苯酚去除率為89．2％，鄰氯苯酚質(zhì)量濃度為2．7mg／L。

2．2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質(zhì)量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質(zhì)量比為20，溶液pH值為8的條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)鄰氯苯酚去除效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，鄰氯苯酚去除率大體上是和反應(yīng)時(shí)間成正比的，在反應(yīng)時(shí)間為25min時(shí)，鄰氯苯酚去除率為89．2％。繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，鄰氯苯酚去除率基本上不再發(fā)生變化。在反應(yīng)初期，高鐵酸鉀濃度較高，氧化反應(yīng)速度較快，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鄰氯苯酚濃度不斷減小，與高鐵酸鉀碰撞的幾率降低，在反應(yīng)時(shí)間為25min時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)到最慢，鄰氯苯酚去除率為89．2％。

2．3 溶液pH值對(duì)處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質(zhì)量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質(zhì)量比為20，反應(yīng)時(shí)間為25min的條件下，考察溶液pH值對(duì)鄰氯苯酚去除效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，隨著溶液pH值上升，鄰氯苯酚去除率逐步提高，當(dāng)pH值為10時(shí)，鄰氯苯酚的去除率達(dá)到95．7％；而當(dāng)pH值超過(guò)11之后，鄰氯苯酚去除率大幅度降低。

高鐵酸鉀在酸性條件下氧化性強(qiáng)，但易發(fā)生自身分解，導(dǎo)致實(shí)際氧化性不高。堿性條件下其氧化性較酸性條件下低，但高鐵酸鉀較為穩(wěn)定，因此當(dāng)pH值為9~10時(shí)，高鐵酸鉀穩(wěn)定性較好，并且氧化性較高。在pH值為5~6時(shí)，雖然高鐵酸鉀氧化性很強(qiáng)，但是自身分解速度較快，導(dǎo)致鄰氯苯酚的去除率不高。pH值為7~10時(shí)高鐵酸鉀穩(wěn)定性不斷提高，鄰氯苯酚的去除率也逐漸提高，其中pH值為9~10是鄰氯苯酚去除效果最好的pH值區(qū)間。當(dāng)pH值為11時(shí)高鐵酸鉀的氧化性大幅降低，鄰氯苯酚去除率也大幅下降。因此，最佳pH值為9~10，此時(shí)鄰氯苯酚去除率為95．6％。

3、結(jié)論

高鐵酸鉀作為一種高效強(qiáng)氧化劑，對(duì)廢水中鄰氯苯酚具有處理速度快、去除率高、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。影響高鐵酸鉀氧化鄰氯苯酚的因素主要有高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間、溶液pH值等。在鄰氯苯酚初始質(zhì)量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質(zhì)量比為20，反應(yīng)時(shí)間為25min，溶液pH值為9~10的條件下，鄰氯苯酚去除率最高可達(dá)95．6％。（來(lái)源：河南省化工研究所有限責(zé)任公司）