氫氧化物沉淀-Fenton法處理電鍍廢水的研究

白 璐，白 靜

（1.包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭014010；2.山西大同大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 大同037009）

0 前言

目前電鍍廢水的處理方法主要包括離子交換法、吸附法、化學(xué)沉淀法、Fenton法等[1-4]。化學(xué)沉淀法是處理重金屬污染物的常用方法，而Fenton法對(duì)于處理有機(jī)污染物具有較好的效果。由于電鍍廢水成分復(fù)雜，所以單獨(dú)采用某一種處理方法并不能達(dá)到預(yù)期的效果。因此，本文采用氫氧化物沉淀法和Fenton法相結(jié)合的方法對(duì)電鍍廢水進(jìn)行處理。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 模擬電鍍廢水的配制

將糖精鈉、十二烷基硫酸鈉、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5 H2O、NiSO4·7 H2O按一定量配制成模擬廢水。其中：COD 110 mg/L，Zn2+18.0 mg/L，Cu2+16.9 mg/L，Ni2+92.1 mg/L。

1.2 試劑與儀器

試劑：食品級(jí)的糖精鈉；分析純的十二烷基硫酸鈉、ZnSO4·7 H2O、CuSO4·5 H2O、NiSO4·7 H2O等。

儀器：79-1型磁力攪拌器，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；分光光度計(jì)，美國(guó)HACH公司；原子吸收光譜儀，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司。

1.3 分析方法

采用快速密封消解法測(cè)定COD。采用火焰原子分光光度法測(cè)定金屬離子的質(zhì)量濃度。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 Fenton法處理電鍍廢水

量取100 mL模擬電鍍廢水于錐形瓶中，在磁力攪拌器上邊攪拌邊用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)模擬廢水的pH值，并向溶液中依次加入一定量的FeSO4·7 H2O溶液和H2O2，攪拌一段時(shí)間后取上層清液測(cè)其COD和金屬離子的質(zhì)量濃度，計(jì)算COD及金屬離子的去除率。

1.4.2 氫氧化物沉淀-Fenton法處理電鍍廢水

首先，采用氫氧化物沉淀法對(duì)模擬電鍍廢水中的金屬離子進(jìn)行處理。量取100 mL模擬廢水于錐形瓶中，在磁力攪拌器上邊攪拌邊用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)模擬廢水的pH值，靜置一段時(shí)間后取上層清液測(cè)其金屬離子的質(zhì)量濃度，并計(jì)算對(duì)應(yīng)金屬離子的去除率。

取氫氧化物沉淀法處理后的上層清液于錐形瓶中，在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，并向溶液中依次加入一定量的FeSO4·7H2O溶液和H2O2，攪拌一段時(shí)間后取上層清液測(cè)其COD和金屬離子的質(zhì)量濃度，計(jì)算COD及金屬離子的去除率。

2 結(jié)果與討論

2.1 Fenton法處理電鍍廢水的研究

2.1.1 pH值對(duì)Fenton法處理電鍍廢水的影響

圖1為pH值對(duì)COD去除率的影響，其中Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1。由圖1可知：COD的去除率隨pH值的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。Fenton試劑是由H2O2和Fe2+組成的混合體系。當(dāng)pH值較低時(shí)，有效成分Fe2+會(huì)被氧化成Fe3+，致使COD的去除效果不佳。當(dāng)pH值增加時(shí)，溶液中的OH-逐漸增多，不僅使Fe2+形成氫氧化物沉淀，還會(huì)捕捉由H2O2分解得到的羥基自由基，使得羥基自由基的總量減少，故而COD的去除效果不佳。當(dāng)pH值為3時(shí)，COD的去除率達(dá)到最大值[5-6]。

圖1 pH值對(duì)COD去除率的影響

2.1.2 Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比對(duì)Fenton法處理電鍍廢水的影響

圖2為Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比對(duì)COD去除率的影響，其中pH值為3。由圖2可知：隨著Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比的增加，COD的去除率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)镕e2+與H2O2的物質(zhì)的量比較?。碏e2+的加入量較少）時(shí)，廢水中產(chǎn)生的羥基自由基較少，所以COD的去除率降低。當(dāng)Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比增大時(shí)，廢水中產(chǎn)生的羥基自由基逐漸增多，促進(jìn)了Fenton反應(yīng)的進(jìn)行，故而COD的去除率逐漸增大。但當(dāng)Fe2+的加入量較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的羥基自由基，致使部分羥基自由基來(lái)不及與有機(jī)物反應(yīng)就發(fā)生了副反應(yīng)。當(dāng)Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1時(shí)，COD的去除率最高可以達(dá)到91.6%。

圖2 Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比對(duì)COD去除率的影響

圖3為Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1時(shí)溶液中金屬離子的去除率。由圖3可知：在此條件下溶液中金屬離子的去除效果并不理想。可見(jiàn)，僅采用Fenton法并不能達(dá)到同時(shí)降低廢水COD和金屬離子去除率的目的。

圖3 Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1時(shí)溶液中金屬離子的去除率

2.2 氫氧化物沉淀-Fenton法處理電鍍廢水的研究

2.2.1 pH值對(duì)氫氧化物沉淀法處理電鍍廢水的影響

圖4為pH值對(duì)Zn2+、Cu2+、Ni2+去除率的影響。由圖4可知：pH值對(duì)氫氧化物沉淀法處理電鍍廢水中金屬離子的效果十分明顯。當(dāng)pH值為10時(shí)，Zn2+、Cu2+、Ni2+的去除率最高，三者的去除率均能達(dá)到96%以上。因此，氫氧化物沉淀法處理電鍍廢水的最佳pH值為10。

圖4 pH值對(duì)金屬離子去除率的影響

2.2.2 氫氧化物沉淀-Fenton法處理電鍍廢水的研究

將上述經(jīng)過(guò)氫氧化物沉淀法處理的上層清液再通過(guò)Fenton法進(jìn)行處理。將清液pH值調(diào)節(jié)為3，向其中加入Fenton試劑使Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1。將其置于磁力攪拌器上進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)其COD及Zn2+、Cu2+、Ni2+的質(zhì)量濃度，并計(jì)算COD及相應(yīng)金屬離子的去除率。圖5為Zn2+、Cu2+、Ni2+三者的去除率。由圖5可知：經(jīng)氫氧化物沉淀-Fenton法處理后Zn2+、Cu2+、Ni2+三者的去除率均能達(dá)到98%以上。同時(shí)，COD的去除率也能達(dá)到93.6%。這表明氫氧化物沉淀-Fenton法處理成分復(fù)雜的電鍍廢水能夠取得較為理想的效果。

圖5 氫氧化物沉淀-Fenton法處理后金屬離子的去除率

3 結(jié)語(yǔ)

分別采用Fenton法和氫氧化物沉淀-Fenton法對(duì)模擬電鍍廢水進(jìn)行處理。研究發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)为?dú)采用Fenton法處理模擬電鍍廢水時(shí)，Zn2+、Cu2+、Ni2+三者的去除效果并不理想，但COD的去除效果較為明顯。當(dāng)pH值為3、Fe2+與H2O2的物質(zhì)的量比為1.1時(shí)，F(xiàn)enton法降解COD的效果最好，COD的去除率可達(dá)91.6%。此外，先采用氫氧化物沉淀法對(duì)模擬電鍍廢水進(jìn)行預(yù)處理，再采用Fenton法進(jìn)行進(jìn)一步處理，Zn2+、Cu2+、Ni2+的去除率及COD的去除率均能達(dá)到較高值。