UV-Fenton氧化法對(duì)賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)業(yè)廢水COD降解率的研究

李佳利 王高攀

摘要：葡萄酒產(chǎn)業(yè)廢水具有較高的化學(xué)需氧量（COD），不符合行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。本文以寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓葡萄酒廢水為目標(biāo)污染物，對(duì)比了UV-Fenton體系和Fenton試劑對(duì)葡萄酒廢水的COD去除效果，研究了反應(yīng)時(shí)間、pH值、Fe2+投加量對(duì)廢水COD去除率的影響。結(jié)果表明：UV-Fenton體系處理葡萄酒廢水的最佳反應(yīng)條件為pH=3，反應(yīng)時(shí)間為30 min，c（Fe2+）=40 mmol·L-1時(shí)，COD的去除率能達(dá)到87%。

關(guān)鍵詞：UV-Fenton氧化法;葡萄酒廢水;COD去除率

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.060

Abstract：The wastewater from the wine industry has high chemical oxygen demand （COD）， which does not meet the industrial discharge standards. Taking the wine wastewater at the eastern foot of Helan mountain in Ningxia hui autonomous region as the target pollutant， the COD removal efficiency of the wine wastewater by UV-Fenton system and Fenton reagent was compared， and the effects of reaction time， pH value and Fe2+ dosage on the COD removal rate were studied. The results showed that the optimal reaction condition of UV-Fenton system for the treatment of wine wastewater was pH=3， the reaction time was 30 min and c（Fe2+）=40 mmol· L-1. The removal rate of COD can reach 87%.

Keywords：UV-Fenton oxidation;Wine wastewater;COD removal rate

葡萄酒產(chǎn)業(yè)是寧夏地區(qū)綜合年產(chǎn)值高達(dá)200億元優(yōu)勢(shì)特色產(chǎn)業(yè)。葡萄酒廢水主要產(chǎn)生于除梗破碎、倒罐階段、過(guò)濾階段的廢水。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)[1]，壓榨1t葡萄會(huì)產(chǎn)生3～5t廢水。葡萄酒廢水成分，主要含有糖類(lèi)、有機(jī)脂肪酸類(lèi)和酯類(lèi)等[2]，同時(shí)含有難降解的酚類(lèi)[3]，因此具有高濃度的COD值，不符合污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996），一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求COD值小于60 mg/L。因此，對(duì)葡萄酒廢水，進(jìn)行低成本、高效率的處理對(duì)進(jìn)一步提高寧夏賀蘭山東麓葡萄酒莊的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[4]。

Fenton氧化法是利用Fe2+與H2O2混合液，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行催化氧化的一種高級(jí)氧化技術(shù)，其原理是在酸性條件下，F(xiàn)e2+催化H2O2分解生成的·OH自由基具有強(qiáng)氧化性，氧化電極電位高達(dá)2.8V，可將有機(jī)難降解有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物[5]。UV-Fenton體系中的紫外光不僅可以加快氧化反應(yīng)的速率，還可以提高Fenton試劑的氧化性能，產(chǎn)生更多的·OH自由基。UV-Fenton體系中的紫外光可以提高有機(jī)物的COD降解率[6]。其主要反應(yīng)如下[7-10]：

Fe（OH）2++hv→Fe2++OH-

H2O2+hv→2·HO

Fe（RCO2）2++hv→Fe2++CO2+R·

O2+ R·→產(chǎn)物

由反應(yīng)式可以看出紫外光的引入產(chǎn)生更多的·HO自由基，極大的促進(jìn)H2O2的分解效率。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

GL-400型多參數(shù)水質(zhì)分析儀，中國(guó)格林凱瑞公司;HI2222 型pH測(cè)定儀，美國(guó)哈納公司;1200型HPLC，美國(guó)安捷倫科技有限公司;

FeSO4·7H2O、H2O2（30%）、NaOH、H2SO4，均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

用1 mol·L-1的H2SO4溶液和1 mol·L-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)葡萄酒廢水pH。過(guò)濾去懸浮物質(zhì)，取濾液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在250 mL錐形瓶中，加入150 mL葡萄酒廢水，攪拌，研究反應(yīng)時(shí)間、溶液pH、Fe2+投加量分別對(duì)Fenton試劑、UV-Fenton體系用于葡萄酒廢水COD去除率的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

單因素實(shí)驗(yàn)葡萄酒廢水取自寧夏賀蘭山東麓某葡萄酒莊過(guò)濾、倒罐階段廢水。經(jīng)測(cè)定pH=3.6～3.8，COD約為 420 mg/L，色度≥20倍。

2.1.1 時(shí)間因素

分別采用Fenton試劑、UV-Fenton體系對(duì)葡萄酒廢水進(jìn)行處理，控制反應(yīng)時(shí)間分別為 10、20、30、45、60、90、120、150 min，測(cè)定相應(yīng)的COD值，計(jì)算COD去除率。圖2-1表明，F(xiàn)enton試劑、UV-Fenton體系氧化反應(yīng)的速度很快，均在30 min左右反應(yīng)趨于平衡，且UV-Fenton體系比Fenton試劑氧化速度快、COD降解率高，降解率最高值可達(dá)87.6%，當(dāng)反應(yīng)將時(shí)間延長(zhǎng)至180 min時(shí)，COD 去除率沒(méi)有明顯變化，F(xiàn)enton試劑處理廢水COD去除率為47%左右，UV-Fenton體系基本穩(wěn)定在86%左右。