微電解-Fenton法預(yù)處理制藥中間體廢水的研究

摘要 4-哌啶醇危害大，是止痛類藥物合成廢水中的主要污染物之一。采用微電解-Fenton工藝預(yù)處理4-哌啶醇廢水。結(jié)果表明：在微電解填料投加量2 000 g/L，pH為3，F(xiàn)enton試劑H2O2（純度30％）的投加量為3 mL/L，pH為3的最佳工藝條件下，CODcr的去除率可穩(wěn)定在70%以上，微電解-Fenton工藝預(yù)處理該類廢水是可行的。

關(guān)鍵詞 微電解；4-羥基哌啶；Fenton；制藥廢水

中圖分類號 X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0202-01

4-哌啶醇是醫(yī)藥產(chǎn)品重要中間體，可合成止痛藥哌吡唑酮、芬太尼等。制藥廢水ρ（BOD5）/ρ（CODcr）低，直接生化難達(dá)標(biāo)，采用物化預(yù)處理，提高生化性已成為重要研究方向之一。

對于該類廢水，高級氧化技術(shù)顯示出了獨(dú)特的優(yōu)勢。Fenton法是一種能有效去除難降解有機(jī)物的高級氧化技術(shù)，該方法以H2O2在Fe2+催化下生成的·OH為氧化劑，該自由基能將污染物有效分解。微電解是將2種不同金屬或金屬與非金屬直接接觸，浸泡在電解質(zhì)溶液，形成無數(shù)微小原電池，集絮凝、電化學(xué)還原等多種綜合作用將微電解和Fenton耦合技術(shù)已廣泛應(yīng)用廢水處理中，該技術(shù)處理哌啶類廢水未見報(bào)道。本工作以4-羥基哌啶模擬廢水，采用微電解-Fenton處理，研究各種因素對降解效果的影響，為該類廢水處理提供了參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)方法

取4-羥基哌啶標(biāo)準(zhǔn)品配置成一定濃度的模擬廢水，用2 mol/L硫酸和5 mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，將鐵碳微電解填料放入燒杯中，底部采用曝氣方式進(jìn)行微電解，微電解后廢水，加入H2O2水溶液進(jìn)行Fenton，在一定溫度和攪拌速度下反應(yīng)一定時(shí)間，出水調(diào)節(jié)pH至8.0±0.2，離心15 min（轉(zhuǎn)速10 000 r/min），取出上清液檢測。

1.2 分析方法

pH值采用PHSB-260型便攜式酸度計(jì)（上海正舉自動(dòng)化有限公司）測定；CODcr測量采用國家標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法（GB11914-89）

測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵碳微電解影響因素

1）微電解填料投加量。廢水體積1 L，pH值為3，不同微電解填料對4-羥基哌啶廢水處理影響見圖1，結(jié)果表明CODcr去除率隨微電解填料投加量增加逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定。該微電解填料比重1.0 g/cm3，空隙率65%，理論計(jì)算填料與廢水質(zhì)量比為1.5:1，實(shí)際投加略高理論值，最佳微電解填料投加量為2 000 g/L。

2）pH。在微電解填料投加量為2 000 g/L，停留時(shí)間為3 h的條件下，不同pH值對處理效果的影響見圖2。結(jié)果表明，當(dāng)pH值在3～5變化時(shí)，隨著廢水pH值增加，CODcr去除率逐漸減小，當(dāng)pH值在1～3變化時(shí)，隨著廢水pH值減小，CODcr去除率逐漸增大并趨于穩(wěn)定，考慮酸性強(qiáng)對填料損耗大，因此，最佳pH為3。

2.2 Fenton氧化最佳工藝條件的確定

1）H2O2投加量。在5個(gè)1 000 mL的燒杯中各加入500 mL微電解出水，磁力攪拌分別加入1，2，3，4和5 mL純度30％的H2O2，pH3，測定CODcr去除率（見圖3），隨著H2O2的增加，CODcr去除率先升后降，因?yàn)镠2O2投加較少時(shí)，隨著投加量增加，產(chǎn)生的·OH變多，利于氧化有機(jī)物；當(dāng)H2O2繼續(xù)增大，過量的H2O2可能會無效分解不能產(chǎn)生更多的·OH，故H2O2的投加量宜為3 mL/L。

2）pH。H2O2投加量3 mL/L，不同pH對微電解出水CODcr去除率影響見圖4，隨H2O2投加量增加，CODcr去除率先升后降，pH為3時(shí)，CODcr去除率達(dá)到最高，這是由于在反應(yīng)系統(tǒng)中pH過低，會抑制Fe3+被還原成Fe2+ ，使催化受阻；pH過高，會抑制·OH的產(chǎn)生，并且使溶液中Fe3+和Fe2+生成絮體沉淀Fe（OH）3和Fe（OH）2，喪失催化能力，使CODcr去除率下降。

3 結(jié)論

采用微電解-Fenton預(yù)處理4-哌啶醇廢水是可行的，對于ρ（CODcr）為1000 mg/L的該廢水，出水COD去除率最高可達(dá)70％以上，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造了條件。該工藝最佳參數(shù)：微電解反應(yīng)，微電解填料投加量2 000 g/L，pH為3；Fenton反應(yīng)H2O2投加量

3 mL/L，pH為3。

基金來源：江蘇省科技廳科技公共服務(wù)平臺項(xiàng)目（BM2011094）

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作者簡介

鄧銳（1983—），男，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)廢水處理。