Fenton試劑處理實(shí)驗(yàn)室次甲基藍(lán)廢水的研究

李承志 周嘉昕 晏敏 黃雅玲 張文雅

【摘 要】本文探討了Fenton試劑催化分解實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的次甲基藍(lán)廢水。實(shí)驗(yàn)分別探究亞鐵離子、過氧化氫、PH、時(shí)間對次甲基藍(lán)分解率的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)enton試劑對次甲基藍(lán)的分解率可以達(dá)到98%以上。

【關(guān)鍵詞】次甲基藍(lán)；Fenton試劑；亞鐵離子

中圖分類號： X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0053-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.023

【Abstract】This paper focuses on the Fenton reagent catalytic decomposition of methylene blue wastewater generated laboratory， The effects of ferrous ion， hydrogen peroxide， PH and reaction time on the decomposition rate of methylene blue were studied. The results showed that Fenton reagent methylene blue treatment works well， the decomposition rate of methylene blue reached more than 98%.

【Key words】Methylene blue； Fenton reagent； Fe2+

大學(xué)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些有機(jī)廢水，這些廢水具有污染物種類單一，含量確定，且廢水總量也不多等特點(diǎn)。如在多種廢水混合之前對濃度較高的單一污染物廢水進(jìn)行處理，可以起到事半功倍的效果。例如化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常產(chǎn)生次甲基藍(lán)廢水[1-2]，它直接進(jìn)入自然界會(huì)影響水體，造成環(huán)境污染。本文選用Fenton試劑來處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的次甲基藍(lán)廢水，考察了溶液PH值、H2O2濃度、Fe2+濃度等因素對處理效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

次甲基藍(lán)；硫酸亞鐵銨；硫酸鐵銨；30%雙氧水；鹽酸；氨水；721G分光光度計(jì)；分析天平；pH計(jì)；燒杯、移液管、容量瓶等。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

取40mL次甲基藍(lán)模擬廢水若干份，加入適量過氧化氫溶液，改變硫酸亞鐵銨溶液的用量，反應(yīng)120min后，測定其吸光度，計(jì)算出次甲基藍(lán)的分解率，同理，探討H2O2濃度、溶液PH及反應(yīng)時(shí)間對次甲基藍(lán)分解的影響。

1.3 分析方法

用721G分光光度計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法測定次甲基藍(lán)含量；用PHS-3C型酸度計(jì)測定溶液PH值。

2 結(jié)果與討論

2.1 Fe2+濃度對次甲基藍(lán)分解的影響

Fenton試劑具有非常強(qiáng)的氧化能力，F(xiàn)enton體系中過氧化氫在亞鐵離子催化作用下，可以產(chǎn)生更多的羥基自由基， Fenton體系產(chǎn)生·OH的機(jī)理如下[3]：

Fe2+在Fenton反應(yīng)體系中起同質(zhì)催化劑的作用，反應(yīng)體系中Fe2+的存在會(huì)促進(jìn)H2O2分解出·OH，促進(jìn)反應(yīng)，具體情況如表1：

由表1可以看出，反應(yīng)剛開始的時(shí)候，隨著硫酸亞鐵銨用量的增加，產(chǎn)生的·OH也隨之增加，所以次甲基藍(lán)的分解率逐漸增大，當(dāng)硫酸亞鐵銨的投加量為2.0ml的時(shí)候，次甲基藍(lán)的分解率達(dá)到98%以上，但繼續(xù)增加投量，分解率變化不大，這是因?yàn)榇渭谆{(lán)已基本分解完全，所以本實(shí)驗(yàn)確定的最佳硫酸亞鐵銨的用量為2.0ml/40ml。

2.2 H2O2濃度對次甲基藍(lán)分解的影響

在一定的范圍內(nèi)，次甲基藍(lán)的分解率隨H2O2的投加量的增加而提高，當(dāng)超過一定范圍后，分解率則基本不變。

由表2可知，當(dāng)硫酸亞鐵銨的投加量一定時(shí)，隨著雙氧水的用量的增加，次甲基藍(lán)的分解率逐漸增大，當(dāng)雙氧水的投加量為2.0ml時(shí)，次甲基藍(lán)的分解率達(dá)到98%以上，所以本實(shí)驗(yàn)確定的雙氧水的最佳用量為2.0ml/40ml。

2.3 PH對次甲基藍(lán)分解的影響

Fenton試劑需要在合適的pH條件下才能最大發(fā)揮其催化效果。

由表3可以看出，當(dāng)pH=3時(shí)，次甲基藍(lán)的分解率最大，達(dá)到了98%以上。當(dāng)pH過高時(shí)，溶液中的亞鐵離子會(huì)沉淀下去，同時(shí)過高的PH會(huì)抑制·OH的產(chǎn)生，不利于反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)PH過低時(shí)，氫離子的濃度增加，使得鐵離子難以還原成亞鐵離子，阻礙催化反應(yīng)。pH的變化對Fenton試劑的催化能力有很大的影響，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要控制好PH。本實(shí)驗(yàn)確定的最佳PH值為3.0。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對次甲基藍(lán)分解的影響

次甲基藍(lán)的分解率隨著反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸增大。

由表4可知，次甲基藍(lán)的分解率隨著時(shí)間的增加而增大，當(dāng)反應(yīng)到120min后，分解率基本上不再變化，所以本實(shí)驗(yàn)確定的最佳反應(yīng)時(shí)間為120min。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，在室溫下，處理0.005%左右的次甲基藍(lán)模擬廢水40ml，加入2.0ml30%的雙氧水、1g/L六水合硫酸鐵（Ⅱ）銨2.0ml，PH值保持在3左右、反應(yīng)120min時(shí)，具有顯著效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]復(fù)旦大學(xué)等編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，1999，187-190.

[2]李善評，姜艷艷，陰文杰，曹小紅，崔江杰，曾雪緣.低溫等離子體處理次甲基藍(lán)染料廢水實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（2）：17-34.

[3]高麗，馬紅竹，王博.超聲/臭氧聯(lián)合技術(shù)處理次甲基藍(lán)廢水[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38（6）：57-58.