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由图1 可知,m(Fe)∶m(C)=1∶1 时,COD去除率已基本达到最大,继续提高石墨的投加比例,COD去除率没有太大的提高。原因在于铁屑的数量有限,难以形成足够的微电池;同时石墨用量的增加使废水与铁屑的接触机会减少,也影响了反应进度。综合考虑原料投加量对处理成本的影响,选择m(Fe)∶m(C)=1∶1 最适合。
2.2.2铁炭用量的确定
固定m(Fe)∶m(C)=1∶1、pH=3、H2O2投加量为2.5 mL/L,反应时间为120 min,改变铁炭投加总量(Fe+C),分析其对COD 去除率的影响,见图2。
由图2 可知,当铁炭投加总量为60 g/L 时,COD去除率基本达到最大,继续增加投加量COD 去除率反而下降。这是因为随着铁炭投加总量的增加电解产生的Fe2+浓度升高,造成羟基自由基复合几率增大,不能有效与有机物反应〔5〕。综合考虑COD 的去除和处理成本,铁炭投加量以60 g/L 最适合。
2.2.3铁炭微电解/H2O2正交试验设计与分析
确定影响铁炭微电解/H2O2法的主要试验变量为反应初始pH(A)、H2O2投加量(B)、反应时间(C)。选取各因素水平(见表3),按照L9(34)进行正交试验,结果如表4 所示。
表3 因素与水平
表4 铁炭微电解/H2O2正交试验结果
由表4 可知,影响COD 去除率的3 个因素主次关系为pH>H2O2投加量>反应时间,最佳条件为A1B2C1,即pH 为2、H2O2投加量为4 mL/L、反应时间为60 min。在强酸性条件下,COD 的去除率较高,提高pH 后去除率降低。这是由于加入的铁屑先进行微电解反应,此时H+越多生成的Fe2+就越多;加入H2O2溶液后,H2O2可在Fe2+催化下释放出氧化性极强的˙OH,将水中有机物氧化分解成CO2和H2O,降低水中的COD;同时˙OH 能将Fe2+迅速氧化成Fe3+,并以Fe(OH)3形式析出,絮状Fe(OH)3具有絮凝作用,可进一步降低废水COD〔6〕。因此,较低的pH 有利于˙OH 的产生,提高处理效果。
由此可知,pH 为主要影响因素,是决定处理效果的关键,因此必须严格控制反应的pH。
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