Fenton工艺在涂装废水中的应用探讨

北极星环保网讯:摘要：Fenton试剂有超强氧化性，可处理各类难降解废水。以涂装陶化废水为例，通过不同H2O2投加量、H2O2与Fe2+不同配比及反应时间，探讨Fenton工艺在涂装废水最佳投药配比和最佳反应时间。某电梯厂生产中需对零部件进行表面处理。此过程中排放表面处理废水。表面处理采用陶化剂在控制总磷及重金属方面有效。该类陶化废水在生产线排出时CODcr值一般为1.5～2.5kmg/L左右，具有生物抑制性，如不解决好，将影响生化系统。

故采用Fenton处理工艺，利用强氧化反应对废水中难降解污染物进行作用。本研究通过相异H2O2投加量、Fe2+投加量和反应时间，探讨降解陶化废水的最佳条件。

1 Fenton试剂反应机理

Fenton试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有Fe2+和H2O2组合。反应机理如下：

体系反应十分复杂，关键是通过Fe2+在反应中起激发和传递作用，使链反应能持续进行直至H2O2耗尽。以上链反应产生的羟基自由基具有如下重要性质：

(1)羟基自由基是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位(E)为2.80V，在已知的氧化剂中仅次于F2;

(2)具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ)，容易进攻高电子云密度点，同时˙OH的进攻具有一定的选择性;

(3)˙OH还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键，否则，将发生加成反应。

Fenton反应实质是羟基自由基与有机物反应。

2 Fenton试剂的影响因素

据上述机理可知，˙OH是氧化有机物的有效因子，而Fe2+、H2O2、OH-决定了˙OH的产量，因而决定了与有机物反应的程度。故影响因素包括pH值、H2O2投加量、催化剂种类、投加量、反应时间温度等。以下是对该机理的验证。

3 试验方法

3.1 试验仪器及药剂

仪器：天平、锥形瓶、搅拌器、试剂瓶、量筒、pH计、消解仪

药剂：PAC、PAM、稀H2SO4、NaOH、H2O2、Fe2+

3.2 试验方法

3.2.1  H2O2投加量的影响探讨。25℃时，各取100mL水样于4个250mL容量瓶中，调pH值至3，投等量Fe2+，H2O2投加量不同，反应1小时后，调pH至中性，加药沉淀，取清液分别测其CODcr值。

3.2.2  H2O2与Fe2+的投加配比的影响探讨。25℃时，各取100mL水样于4个250mL容量瓶中，调pH值至3，投等量H2O2，按照H2O2与Fe2+的摩尔比为2∶1、4∶1、6∶1、8∶1投加不同质量的Fe2+，反应1小时后，调节pH至中性，加药沉淀，取清液分别测定其CODcr值。

3.2.3  不同反应时间的影响探讨。25℃时，各取100mL水样于5个250mL容量瓶中，调pH值至3，投加等量的Fe2+和H2O2，各反应30min、60min、90min和120min，调节pH至中性，加药沉淀，取清液测定其CODcr。

4 结果分析与讨论(以陶化废水为例)

4.1 H2O2投加量的影响

各取100mL陶化废水样于4个250mL容量瓶中，调pH值至3，投加0.5g的Fe2+，分别投加表1量值的H2O2，反应后，调pH至中性，加药沉淀后，清液CODcr如表1所示：

由表1和图1可以看出，反应开始CODcr的去除效率是随H2O2投加量增加而提高，至最高点。当继续增大H2O2投加量时，过量H2O2与重铬酸钾反应，使测定COD值趋高。

从经济和去除效率的角度看，陶化废水的H2O2投加浓度宜选择4mL/L。

4.2 H2O2与Fe2+的投加配比的影响

各取100mL陶化废水样于4个250mL容量瓶中，调pH值至3，投加0.4mLH2O2，按照H2O2与FeSO4˙7H2O的摩尔比如表2，分别投加表内的Fe2+量，搅拌反应后，调pH至中性，加药沉淀后，清液CODcr如表2所示：

由表2和图2可以看出，随着Fe2+用量的增加，废水COD的去除率先增大后减小。从经济和去除效率来看，陶化废水中H2O2与FeSO4˙7H2O的摩尔比宜选择为3∶1。

4.3 不同反应时间的影响

各取100mL陶化水样于5个250mL容量瓶中，调pH值至3，投加0.35gFe2+和0.4mLH2O2，分别控制搅拌反应时间为30min、60min、90min、120min，调pH至中性，加药沉淀后，清液CODcr去除率对应为60.9%、70.0%、73.0%、74.6%。

可以看出，随反应时间增大，废水COD去除率随之增加。但当反应时间>1h后，COD去除率增长趋势明显降低。我们认为反应时间宜选择为1h左右比较经济。

5 结语

通过实验确定了Fenton工艺中H2O2浓度、H2O2与FeSO4˙7H2O的投加配比、反应时间等影响因素。对于陶化废水，实验确定最佳工艺条件为：H2O2投加浓度为

4mL/L，H2O2与FeSO4˙7H2O的投加摩尔比为3∶1，反应最佳时间为1h。

涂装废水成分复杂、浓度较高，属难处理废水，Fenton预处理显得非常重要，不仅可以去除绝大部分CODcr，还可以提高废水的可生化性。在后续的物化处理和生化处理中保证物化加药量充足和加药反应充分，合理控制生化进水的pH、水力负荷、溶解氧等因素确保其处理效果，则完全可以确保处理出水水质达到排放标准。

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