高含氟工業(yè)廢水中COD 降解去除方法研究

呂曉云

（霍州煤電集團(tuán)河津薛虎溝煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 044000）

引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中高含氟、高COD 廢水不斷增多，廢水可生化性差，對(duì)自然環(huán)境的污染加重。工業(yè)廢水與生活污水是我國(guó)水體的主要污染源[1-2]。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，生活污水的處理技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，而工業(yè)廢水的處理還未得到徹底的解決，尤其是石油化工、煤化工、冶金、印染、制藥、造紙等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放的高濃度難降解含鹽有機(jī)廢水的處理技術(shù)尚不成熟。本文以常用的芬頓試劑硝酸亞鐵及過(guò)氧化氫為原料，對(duì)影響反應(yīng)的因素進(jìn)行系統(tǒng)探索，得到了最佳的反應(yīng)條件，提高了芬頓試劑處理工業(yè)廢水的能力[3-5]。

1 主要儀器及試劑

COD 測(cè)試儀；pH 計(jì)；分析天平；蠕動(dòng)泵；燒杯；攪拌器、過(guò)濾器。

硝酸亞鐵、過(guò)氧化氫、硝酸、氨水均為分析純。

2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果分析

2.1 芬頓試劑的制備

2.1.1 硝酸亞鐵溶液的制備

稱取一定量硝酸亞鐵，加適量水溶解，加少量硝酸調(diào)節(jié)溶液pH＜2。

2.1.2 過(guò)氧化氫溶液的制備

稱取一定量過(guò)氧化氫，加適量水稀釋。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取一定量的工業(yè)廢水，加硝酸調(diào)節(jié)溶液pH 至0.5～2.5，用蠕動(dòng)泵將芬頓試劑緩慢加入調(diào)節(jié)好pH的工業(yè)廢水中，開(kāi)啟攪拌器進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后調(diào)節(jié)溶液pH 至中性，靜置一段時(shí)間待沉淀完全，過(guò)濾獲得濾液，所得濾液用COD 測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。

2.3 COD 測(cè)試步驟

1）取2.5 mL 蒸餾水和其他待測(cè)溶液于10 mL 小試管中；

2）加入0.7 mL 硝酸溶液及4.8 mL 重鉻酸鉀溶液于上述試管中，搖勻；

3）放入已預(yù)熱至165℃的COD測(cè)試儀加熱10min；

4）取出經(jīng)步驟3）處理的溶液，在試管架上冷卻5 min，加入2.5 mL 去離子水，搖勻，繼續(xù)冷卻至室溫，放入COD 測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。

2.4 影響芬頓試劑氧化COD 的因素探索

2.4.1 物料配比對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.1.1 芬頓試劑的物料配比對(duì)其氧化COD 的影響

在實(shí)驗(yàn)中，控制其他反應(yīng)條件不變，探索芬頓試劑硝酸亞鐵及過(guò)氧化氫的配比對(duì)其氧化COD 能力的影響。

從表1 可以看出，物料配比Fe（NO3）2、H2O2對(duì)芬頓試劑氧化COD 有一定影響，當(dāng)硝酸亞鐵的加入量小于1 mol 時(shí)，溶液中產(chǎn)生的羥基自由基較少，對(duì)廢水中的COD 處理量有限，導(dǎo)致廢水中COD 偏高；隨著硝酸亞鐵加入量增加，產(chǎn)生的羥基自由基增多，可以將廢水中COD 基本去除，廢水COD 下降且趨于不變。

表1 不同的物料配比對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.1.2 芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

在實(shí)驗(yàn)中，控制其他反應(yīng)條件不變，探索芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對(duì)芬頓試劑氧化COD 能力的影響。從下頁(yè)表2 可以看出，芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對(duì)芬頓試劑氧化COD 較大的影響，當(dāng)芬頓試劑加入量較小時(shí)，由于芬頓試劑的氧化能力有限，導(dǎo)致廢水中COD 快速升高，隨著芬頓試劑加量增大，導(dǎo)致廢水中COD 值下降，但加入過(guò)量的芬頓試劑，COD 會(huì)趨于一個(gè)較小的較穩(wěn)定的值，但不會(huì)一直下降。

表2 不同芬頓試劑與工業(yè)廢水的物料配比對(duì)芬頓試劑化COD 的影響

2.4.2 工業(yè)廢水的pH 對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

在實(shí)驗(yàn)中，控制其他反應(yīng)條件不變，探索工業(yè)廢水的pH 對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響。

從表3 可以看出，工業(yè)廢水的pH 對(duì)芬頓試劑氧化COD 有一定的影響，在廢水pH＜2 條件下，隨著廢水pH 的升高，羥基自由基的氧化電勢(shì)逐漸增大，氧化能力不斷增強(qiáng)，廢水中COD 不斷下降。而廢水pH＞2 以后，雖然羥基自由基的氧化電勢(shì)還在不斷增大，但此時(shí)有部分硝酸亞鐵已開(kāi)始逐漸從溶液中析出，導(dǎo)致溶液中羥基自由基減少，廢水中COD 開(kāi)始緩慢上升。

表3 不同工業(yè)廢水的pH 對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

2.4.3 攪拌時(shí)間對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

在實(shí)驗(yàn)中，控制其他反應(yīng)條件不變，探索攪拌時(shí)間對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響攪拌時(shí)間對(duì)芬頓試劑氧化COD 有較大的影響，攪拌時(shí)間小于3 h 時(shí)，廢水中的COD 含量較高，攪拌時(shí)間小于3 h 以后，廢水中COD 開(kāi)始緩慢下降后逐漸趨于不變。芬頓試劑氧化COD 是一個(gè)緩慢氧化的過(guò)程，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，氧化的COD 逐漸增多，溶液中的COD 逐漸下降。

2.4.4 攪拌速度對(duì)芬頓試劑氧化COD 的影響

在實(shí)驗(yàn)中，控制其他反應(yīng)條件不變，探索攪拌速度對(duì)芬頓試劑氧化COD的影響，攪拌速度對(duì)芬頓試劑氧化COD有一定的影響，攪拌速度小于600 r/min時(shí)，廢水中的COD有一定程度增大，攪拌速度大于600 r/min 以后，廢水中COD基本維持不變。通過(guò)觀察攪拌時(shí)溶液可知，在攪拌速度小于600 r/min 時(shí)，芬頓試劑與工業(yè)廢水接觸面積較小，不利于芬頓試劑對(duì)工業(yè)廢水中COD 的氧化；攪拌速度大于600 r/min 以后，芬頓試劑與工業(yè)廢水接觸較好，提升了芬頓試劑對(duì)工業(yè)廢水中COD 的氧化效果，廢水中COD有所減??；當(dāng)攪拌速度大于800 r/min 以后，攪拌漿開(kāi)始震動(dòng)，且有反應(yīng)液開(kāi)始四處飛賤，從安全角度考慮，攪拌速度不易超過(guò)800 r/min。

3 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)芬頓試劑氧化廢水中COD各影響因素進(jìn)行探索，得到其最佳的反應(yīng)條件為：芬頓試劑的物料配比1∶1，芬頓試劑與廢水中COD 配比為1∶1、工業(yè)廢水最佳反應(yīng)pH 為2，最佳攪拌時(shí)間4 h，最佳攪拌速度600 r/min；

2）在芬頓試劑氧化廢水COD各影響因素中，除了攪拌速度影響較小，其他反應(yīng)條件均影響較大，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制；