實驗室高濃度有機廢水的存儲方式及處理方法研究

孟玲菊,王曉忠,李小松,劉 杰,王浩然,王怡菲

(河北民族師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)系,河北 承德 067000)

全國幾乎所有的綜合類院校或科學(xué)院所，都設(shè)有有機實驗室，形成了“有實驗必有廢水”的態(tài)勢，其中難降解的有機物廢物仍未得到根本治理[1],需要不斷的探索和研究[2-3]。本文以河北民族師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院有機實驗室的實驗廢水為主要研究對象，采取了如下處理方案。

1 高濃度有機廢水污染物的分類及儲存

高濃度有機廢水來源實驗所需藥品和實驗人員通過實驗合成的廢棄物，通過改進學(xué)生實驗操作流程、創(chuàng)新實驗方案、選擇清潔替代性實驗藥品等手段實現(xiàn)綠色清潔實驗過程[4-5]。從而達到減少高濃度有機污染物的排放，甚至可以達到理想化的“零排放”。

按照有機化合物的結(jié)構(gòu)和特性，可將實驗室常見高濃度有機廢液分為：(1)烷基類；(2)苯系物類；(3)復(fù)雜類等。按其分類儲存便于處理。如烷烴類有機物廢水可用比較傳統(tǒng)的Fenton法處理，而芳烴類有機物可用氧化法處理得各種芳酸，在固化的方法處理，復(fù)雜高濃度有機物廢水可用簡易的氣燃法的方法處理[6-9]。

2 處理方法

2.1 Fenton法處理烷烴類高濃度有機廢水

(1)先定量取500mL廢液COD1值和pH值(用酸度計測定)，并記錄表1。

(2)取九只錐形瓶分別加入20.0mL廢液進行如下處理:首先在磁力攪拌器上中速攪拌,然后以H2SO4或NaOH調(diào)整pH值5～7按實驗所需加硫酸亞鐵和H2O2至錐形瓶中，并控制反應(yīng)時間如表1?；謴?fù)室溫，離心出清液20.00mL測定水樣的COD值和pH值，重復(fù)10次。每次改變過氧化氫量，硫酸亞鐵和反應(yīng)時間尋找最佳方案，見表1。

(3) COD測定：將離心出的20.0mL水樣至250mL磨口回流燒瓶中，準(zhǔn)確加入10.00mL 0.25mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及沸石連接冷凝回流裝置，加熱溫度調(diào)至150℃，沸騰后加入硫酸磷酸混合液(體積比1∶2)，加熱回流12min。用90mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶。溶液總體積少于140mL,否則因酸度太大，滴定終點不明顯。溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指試劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，記錄標(biāo)準(zhǔn)溶液用量見表2。

表1 數(shù)據(jù)處理

表2 實驗數(shù)據(jù)整合表

注：COD(O2,mg/L)=(V0-V1)*C*8*1000/V

C——硫酸亞鐵銨標(biāo)液濃度；V0——滴定空白樣硫酸亞鐵銨用量；V1——滴定水樣消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)液；V——水樣的體積；8——氧(1/2)的摩爾質(zhì)量(g/mol)。

去除率=(COD1-COD2)/COD1×100%

(4)結(jié)論：含烷烴類有機廢水用Fenton法處理時，最適合的方法是廢水與雙氧水的體積比10∶1；硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量比為10∶1；廢水的pH值為5.5；反應(yīng)時間為12h，COD的去除率達88.9%，達到到了排水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 實驗室芳環(huán)類有機廢水處理

一般來說，苯酚以及烷基苯類有機試劑可以在pH值=3～5的環(huán)境下用Fenton法進行消解，可用硫酸亞鐵銨來提供所需的二價鐵離子。在廢液中還含有苯、苯乙酮、硝基苯和氯苯等實驗室常見的有機溶劑，利用上述Fenton的方法對于烷基苯以及苯酚作用明顯，而其他芳烴類不能徹底消解，可采用高錳酸鉀等強氧化性物質(zhì)對其在不同的環(huán)境下進行氧化。在單獨利用高猛酸鉀進行氧化時，搖勻的芳香類有機廢水與高錳酸鉀之間的比例及pH值表3。

表3 處理含芳環(huán)類有機物方案數(shù)據(jù)

2.2.1 結(jié)論

通過實驗現(xiàn)象及所得數(shù)據(jù)進行比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入的氧化劑較多同時所加廢液試劑較少時(如第1、2、3組)反應(yīng)器中會放出大量的熱同時會有白色煙霧冒出；加入氧化劑的量多在一定程度上會使氧化效果明顯(第2、6組)，但同時也會加大氧化劑的使用量造成藥品浪費；而在相同條件下放置時間較長會使氧化的效果更加顯著(第10組)，但反應(yīng)時間超過48h時COD去除率變化不大。所以，最終將此類有機廢液與所需氧化劑高錳酸鉀之間的需要量大致定為每30mL中加入1.5g，且反應(yīng)消解時間為48h。

2.3 難溶性固體雜質(zhì)的處理

在上述的方法中都涉及到固體難溶物的產(chǎn)生，這些固體難溶物的存在會對處理產(chǎn)生影響，可以放入Ca(OH)2溶液中，再通入CO2使Ca(OH)2溶液變?yōu)樘妓徕}固體，所產(chǎn)生的固體難溶物夾雜其中，成為新形成的碳酸鈣固體的一部分，經(jīng)過長時間的固封消解最后變成無害的綠色物質(zhì)。

2.4 氣燃法處理高濃度復(fù)雜混合型有機物廢水

(1)有機物易燃燒，但對有機物廢水要點燃它也不易；即使點燃了，燃燒不充分也會產(chǎn)生嚴(yán)重污染。本研究采用氣燃的方法，通過調(diào)節(jié)可使有機物充分燃燒，產(chǎn)生的廢氣采用自研的裝置全部吸收，轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。

(2)自研裝置原理圖如下：

此裝置使用方法：

(1)把高濃度有機物廢水加注到廢水貯藏室，打開循環(huán)冷卻水。

(2)在燃燒室裝置下的酒精燃燒池內(nèi)加注10mL酒精，并點燃，同時打開廢水進入調(diào)節(jié)閥。

(3)酒精燃燒池內(nèi)酒精燃燒完后，通過調(diào)節(jié)使燃燒火焰充分燃燒，無黑煙。

(4)打開抽氣裝置，使產(chǎn)生的氣進入吸收裝置。

[1] 陳 斌.Fenton法處理焦化廢水的試驗研究[J].能源環(huán)境保護,2017,31(5):13-14.

[2] 谷 鑫,李雪柏,王曉雪,等.實驗室污水處理工藝及效果分析[J].中國衛(wèi)生工程學(xué),2013,12(5):181-182.

[3] 張絢愛.高校化學(xué)實驗室有機廢液的無害化處理[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2013(6):10-12.

[4] 張偉軍,高 雅,馬士龍,張 明,王東升,徐岳陽.不同來源高濃度有機廢水的集中處理[J].環(huán)境工程學(xué)報,2013,7(4):1214-1218.

[5] 毛紹春,姚文華,方 華,李 應(yīng),王家強.高濃度有機廢水處理技術(shù)的研究進展[J].云南化工,2004,31(3):28-35.

[6] 史丹丹,王寶輝,苑丹丹.難降解有機廢水處理技術(shù)研究進展[J].工業(yè)催化,2014,22(9):666-670.

[7] 馬承愚,彭英利編.高濃度難降解有機廢水的治理與控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[8] 邢乃軍,王金剛,王 晨,等.Fenton法在有機廢水中的應(yīng)用[J].山東輕工學(xué)院學(xué)報,2009，23(1):6-9.

[9] 朱胡碟.高濃度有機廢水的處理技術(shù)簡介[J].大眾商務(wù):投資版,2009(3):226.

(本文文獻格式：孟玲菊,王曉忠,李小松,等.實驗室高濃度有機廢水的存儲方式及處理方法研究[J].山東化工，2018，47(02)：146-148.)