UV-Fen ton對黃連素制藥廢水降解效果研究

吳耀耀范秀敏

（1.深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院 518000 2.深圳市人居環(huán)境技術(shù)審查中心 518057）

黃連素學(xué)名為鹽酸小檗堿，為異喹啉天然生物堿，其分子式為C20H18NO4[1]。目前人工合成類（H2SO4法和石灰水法[2]）黃連素居多。由于成品黃連素的生產(chǎn)合成工藝過于簡單，導(dǎo)致廢水中含有大量殘留黃連素，難以實(shí)現(xiàn)生化處理。UV-Fenton技術(shù)[3]近年被廣泛應(yīng)用，其利用UV的催化協(xié)同作用，建立在Fenton試劑的基礎(chǔ)上，同時增加了Fenton體系的氧化性能，從而提高氧化效率。

一、試驗(yàn)材料和方法

1.試驗(yàn)材料

制藥廢水（黃連素濃度為3976mg/L，COD濃度為4916mg/L），NaOH，濃H2SO4，H2O2，硫酸亞鐵。

2.試驗(yàn)儀器

COD消解儀（型號DRB200），UV燈，pH計(jì)（型號PHS-3C）。

3.試驗(yàn)方法

（1）調(diào)節(jié)H2O2的濃度為5%；初始pH為2.5；硫酸亞鐵濃度分別 為 200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1400mg/L，間隔每半個小時取樣并測定COD。

（2）調(diào)節(jié)硫酸亞鐵濃度為1000mg/L；初始pH為2.5；H2O2濃度分別為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%；規(guī)定反應(yīng)時間為2.5小時，間隔每半個小時取樣并測定COD。

二、結(jié)果與討論

1.Fe2+投加量對出水COD的影響

體系在Fe2+的催化下產(chǎn)生·OH，F(xiàn)e2+的濃度在UV-Fenton體系中可以直接影響到COD的處理效率，同時在反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH值≥7，F(xiàn)e2+所起的混凝對于COD的處理也起到一定作用。

由圖1可以看出，當(dāng)FeSO4濃度低于800mg/L時，隨著Fe2+濃度的提高COD處理效率提高。由于FeSO4濃度過低時，催化H2O2分解產(chǎn)生·OH較少，從而抑制了COD處理的進(jìn)行。而催化H2O2分解能力隨著FeSO4濃度的提高而提高，同時FeSO4濃度的提高，在反應(yīng)終止時形成大量絮凝沉淀也加強(qiáng)了水中污染物質(zhì)的處理。當(dāng)FeSO4濃度高于800mg/L時，出水COD濃度變化趨于穩(wěn)定。這主要說明COD處理效率不隨Fe2+濃度增大而一直增大，因?yàn)镠2O2在Fe2+的催化下可以迅速分解產(chǎn)生大量·OH，過量的·OH沒有與污染物發(fā)生反應(yīng)便相互結(jié)合，生產(chǎn)H2O2，從而使出水COD不會產(chǎn)生明顯的降低，Deng等人[4]也在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。

圖1 COD（出水）值隨Fe2+濃度的變化

從圖中可以看出選擇FeSO4投加濃度為800mg/L，出水COD為62.3mg/L，基本可以達(dá)到國家污水排放一級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.H2O2濃度對處理效果的影響

H2O2是UV-Fenton反應(yīng)體系中的氧化劑，UV-Fenton工藝是否能經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行，H2O2的用量有著至關(guān)重要的影響，H2O2濃度是影響UV-Fenton反應(yīng)體系COD處理效率和工藝運(yùn)行成本的重要因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：

圖2 H 2O2濃度影響

由圖2可以看出，當(dāng)投加濃度≤3%，3小時出水COD的值隨H2O2投加濃度的提高而減小。根據(jù)Fenton羥基自由基的機(jī)理，H2O2是主要產(chǎn)生·OH的物質(zhì)，因此H2O2的濃度直接決定產(chǎn)生·OH的量。H2O2濃度3%～4%之間時出水COD隨H2O2濃度變化減緩；在H2O2濃度高于4%時，出水COD隨H2O2投加濃度的提高無明顯變化。而當(dāng)H2O2濃度達(dá)到一定程度之后，COD氧化效果沒有明顯改變，主要是因?yàn)榇藭r廢水中COD濃度已經(jīng)很低。因此選擇H2O2的最佳投加濃度為5%，出水COD平均為113.9mg/L。

結(jié)論

本文通過對UV-Fenton法對黃連素制藥廢水的降解效果影響因素的研究推斷出：FeSO4投加濃度為800mg/L，H2O2的最佳投加濃度為5%。

[1]CreaseyW.Biochemical Effects of Berberine[J].Biochemical Pharmacology，1979，28：1081-1084.

[2]張來新，楊瓊，李小衛(wèi).黃連中提取黃連素[J].貴州化工，2003，28（2）：30-32.

[3]Bolton JR,Bircher K G,TurnasW.Figures of Merit for Ad?vanced Oxidation Technologies[J].Advanced Oxidation Technologies，1996，1：13-16.

[4]Y.Deng,James D.Englehardt.Treatment of Landfill Leach?ateby the Fenton Process[J].WaterResearch，2006，40：3683-3649.