Fenton法處理苯酚廢水的試驗(yàn)研究

張 曼 李多松

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院環(huán)境工程系，江蘇 徐州 221116）

含酚廢水來(lái)源廣、危害大、治理難度高，是目前水污染控制中重點(diǎn)解決的有害廢水之一。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，我們的環(huán)境受到了前所未有的破壞，為保護(hù)環(huán)境,防患未然，各種相應(yīng)的法律法規(guī)相繼出臺(tái)。含酚廢水毒性非常高,對(duì)一切生物個(gè)體都有毒殺作用。因此對(duì)含酚廢水的處理勢(shì)在必行。

1 Fenton反應(yīng)機(jī)理

Fenton法是一種高級(jí)氧化技術(shù)，其超強(qiáng)的氧化性氧化能力主要來(lái)自反應(yīng)產(chǎn)生的·OH，自由基鏈反應(yīng)如下：

反應(yīng)（1）是整個(gè)自由基鏈反應(yīng)的引發(fā)步驟，F(xiàn)e2+和H2O2的濃度決定·OH的生成量，·OH能夠和大多數(shù)有機(jī)物迅速反應(yīng)。在一定范圍內(nèi)，增加Fe2+和H2O2的濃度可以增強(qiáng)處理效果，但是過(guò)量的Fe2+和H2O2會(huì)與·OH反應(yīng)。因此要嚴(yán)格控制Fe2+和H2O2的比例。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)材料

苯酚模擬廢水：稱(chēng)取苯酚0.2g溶于蒸餾水，定量轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，苯酚濃度為200mg/L。

2.2 測(cè)定指標(biāo)和分析方法

試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)為苯酚，采用4-氨基安替比林分光光度法測(cè)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平；pH計(jì)；分光光度計(jì)

1.4 試驗(yàn)過(guò)程

（1）取水樣100ml于250ml錐形瓶?jī)?nèi),水樣若干份。

（2）調(diào)節(jié)pH值，向錐形瓶?jī)?nèi)加入指定量的FeSO4·7H2O，溶解后加入一定量的H2O2，反應(yīng)一定時(shí)間。

（3）反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)溶液pH值到9以上，靜置，取上清液測(cè)定苯酚濃度.

3.結(jié)果和分析

3.1 單因素試驗(yàn)

3.1.1 雙氧水投加量對(duì)苯酚去除率的影響

為考察H2O2量對(duì)苯酚去除效果的影響，固定 pH值為 4，F(xiàn)e2+加入量為 0.1g，反應(yīng)45min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

上圖表明，苯酚去除率隨著H2O2投加量的增加先增大后降低。當(dāng)H2O2量不足時(shí)，隨著H2O2的增加，引起·OH的量增加，氧化效果增強(qiáng)。但是當(dāng)溶液中的H2O2達(dá)到一定量后，過(guò)量的H2O2能夠和·OH反應(yīng)，消耗了·OH的同時(shí)導(dǎo)致H2O2自身分解。確定H2O2的投加量為2-3mL/L。

3.1.2 Fe2+投加量對(duì)苯酚去除率的影響

本組試驗(yàn)固定pH值為4，加入H2O20.2mL，反應(yīng)45min，結(jié)果如圖2所示。

圖2顯示，苯酚去除率隨著Fe2+濃度的增加先升高后降低。當(dāng)溶液中Fe2+濃度較低時(shí)，沒(méi)有足夠的Fe2+催化H2O2產(chǎn)生·OH，因此隨著Fe2+量的增加，苯酚去除率逐漸提高。但當(dāng)Fe2+超過(guò)一定水平后會(huì)發(fā)生反應(yīng)Fe2++·OH→Fe3++OH-，使·OH的量減少，去除率下降。Fe2+最佳投加量為0.3-0.4g/L。

3.1.3 pH值對(duì)去除效果的影響

在每份水樣中均加入0.2gFeSO4·7H2O和0.2mL H2O2，反應(yīng)45min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 pH值對(duì)去除效果的影響

從上圖看出，當(dāng)pH值為3時(shí)，苯酚去除效果最好。pH值過(guò)低時(shí)，溶液中有大量的H+，由（3）和（4）得知，過(guò)量的 H+會(huì)抑制 Fe3+還原為Fe2+，減少·OH的產(chǎn)生量，從而使去除率下降。當(dāng)pH值較高時(shí)，會(huì)使Fe2+的狀態(tài)發(fā)生變化，失去催化活性。因此，試驗(yàn)最佳pH值為3。

3.2 正交試驗(yàn)

以H2O2量、Fe2+量及pH值為考察因素，以苯酚去除率為指標(biāo)，作三因素三水平正交表，如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

表2 正交試驗(yàn)分析與結(jié)果注

：Kj代表某一因素第j（j=1，2，3）水平對(duì)

應(yīng)指標(biāo)值總和的平均值，R為極差。

在表2中，由于RC>RA>RB，所以各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的主次順序?yàn)椋簆H值>H2O2投加量>Fe2+投加量；對(duì)于 H2O2投加量這一因素來(lái)說(shuō)，因?yàn)镵2>K3>K1，所以第2水平為最優(yōu)；同理，因素B的最佳水平為第3水平，因素C為第2水平。因而本試驗(yàn)最優(yōu)水平組合為A2B3C2。

結(jié)論

通過(guò)研究分析得出：

（1）在給定的水平下，三種因素對(duì)Fenton反應(yīng)處理苯酚廢水影響的主次順序?yàn)椋簆H值>H2O2投加量>Fe2+投加量。

（2）正交試驗(yàn)得出最佳因素組合為：H2O2投加量為2mL/L，F(xiàn)e2+投加量為4g/L，pH值為3。

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