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【摘 要】本实验采用Fenton高级氧化法处理染料废水的深度处理研究，研究了Fenton试剂对此废水的处理效果及影响因素.结果表明Fenton试剂可以有效的去除此废水中的COD。通过各因素试验确定最优反应条件为：H2O2 /Fe2+为0.9（物质的量之比），Fe2+投加量为0.8g/L，pH为3。 在此条件下CODcr去除率为85%。
【关键词】Fenton试剂；深度处理；染料废水
染料废水具有水质水量变化大、有机物含量高、成分复杂、色度大、毒性强、可生化性差等特点，单纯靠生物处理方法其各项污染指标 （尤其是有机物 ）难以达到排放标准，必须进行深度处理[1]。据ETAD（染料工业生态及毒理协会）调查统计在染料的生产和使用过程中约有10%的染料以废水的形式流失到水体中[2]据此估算我国每年大约有20000t的成品染料以废水形式流失到水体中。染料废水一直是国内外难处理的工业废水之一，我国已将染料废水的治理列为环境保护工作的重点。
Fenton试剂是 Fe2+和 H2O2 的复合，Fe2+ 可催化 H2O2 产生强氧化性羟基自由基和其它自由基中产物，自由基能够氧化染料中的共轭发色体，使之变成无色的有机分子从而脱色[3]尤其是对大分子有机物有很高的去除率，它可将大分子有机物氧化成为小分子有机物，而 Fe 则主要起催化剂的作用[4]。
1.实验材料与方法
1.1实验用水
实验用水为某印染废水处理厂的二沉池出水。其水呈淡黄色，pH值为8.65，色度为46倍，COD、TN、NH3-N和 TP分别为 87.6、18.95、0.49和 1.23mg/L。
1.2实验方法
取二沉池出水水样6份，按比例投加 H2O2溶液 （0.98 mol/L）和 FeSO4·7H2O，放置在六联搅拌器中反应一段时间后，取上清液进行分析。考察 H2 O2：/Fe2+值（物质的量之比，下同）、Fenton试剂投量、反应时间、pH和曝气对 COD去除效果的影响，并确定其最佳运行参数。
1.3分析方法
COD：重铬酸钾法；TP：钼锑抗分光光度法；TN：过硫酸钾氧化一紫外分光光度法；NH-N：纳氏试剂分光光度法；pH：pHS-25型pH计；色度：稀释倍数法。
2.结果与讨论
2.1 H 2O2 /Fe2+ 值对COD去除效果的影响
在 Fe2+ 浓度分别为0.05和0.1mol/L的条件下，通过改变H2O2的投量来控制不同的H2O2/Fe2+值，考察不同 H 2O2/Fe2+值对 COD去除效果的影响 ，结果见图1。
图1 H2O2/Fe2+值对COD去除效果的影响
由图1可知 ，当 Fe2+浓度分别为 0.05和 0.1 mol/L时，都在 H2O2/Fe2+ =0.9时对 COD的去除率达到最大，分别为85%和68%。Fenton试剂的氧化能力主要取决于· OH，当H2O2投量增加时，反应体系中产生的·OH相应增多，对 COD的去除率逐渐上升；这是因为在H2O2投加量较少时增加H2O2的量，生成的·OH量增加，并能与有机污染物迅速结合反应，使得废水CODcr去除率提高。而投加量过高时不但不能通过分解产生更多的羟自由基，反而在反应一开始就将Fe2+迅速氧化为Fe3+，从而使反应在Fe3+下进行，这样不仅抑制了·OH的生成还消耗了体系的H2O2[5]，使出水的CODcr值上升。因此，确定最佳 H2O2/Fe2+ 值为0.9。
2.2 Fenton试剂投量对COD去除效果的影响
在 H2O2/Fe2+值为0.9的条件下，投加不同量的FeSO4·7H2O和 H2O2 溶液，考察 Fenton试剂投量对 COD去除效果的影响，结果见图2。
图 2 Fenton试剂投量对 C0D去 除效果的影响
由图2可知，随 Fenton投量的增加，对 COD的 去除率先上升后下降，其中当Fe2+投量为 0.8g/L、H2O2/Fe2+ =0.9时，对 COD的去除率最大。这是因为当 Fenton试剂投量很小时，Fenton体系产生的·OH较少，对有机物的氧化效果不好；随着 Fenton 试剂投量的增加，产生的·OH相应增加，对有机物的去除效果相应提高；但当 Fenton试剂投量过大后，过量的Fe2+会消耗 ·OH，从而降低对有机物的氧化去除效果，而且当H2O2 投量过多时，易发生分解而生成水和氧气，降低其氧化效率。
2.3 pH对COD去除效果的影响
试验原水的pH值为 8.65，用 H2SO4溶液调节pH，在 H2O2/Fe2+ =0.9、Fe2+投量为0.8g/L的条件下，考察不同pH对 COD去除效果的影响。结果表明，反应在酸性条件下处理效果最佳，最佳pH值为3，此时去除率可以达到73%左右，但pH过低或过高都不利于羟基自由基的产生。当pH 值过小时，溶液中H+浓度过高，抑制三价铁还原为二价铁，使催化受阻，降低Fenton 试剂的氧化能力；而当pH值较高时，不仅抑制了羟基自由基的产生，同时也因为Fe2+和Fe3+会以氢氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用。而且较高pH值还会使过氧化氢无效分解，降低催化氧化效率。因此确定最佳pH值为3。主要的化学反应式为：
3.结论
在 pH值为3、H202/Fe2+=0.9、Fe2+投量为0.8g/L的条件下，Fenton试剂对印染废水的深度处理效果最佳，出水COD去除率可达85%，出水水质较好。为了进一步提高COD去除率，必须引进新的催化剂才能实现。
参考文献：
[1] 李辉芹，巩继贤.天然染料的应用现状与研究新进展 [J]. 染料与染色，2003，40（1）：36 - 38
[2]BISHOP D F， DTEM G， FLEISCHMANN M， et al. Hydrogen eroxide catalytic oxidation of refractory organics inmunicipal wastewaters [J]. I&EC Process Design and Development， 1968， 7（1）： 196 - 201.
[3] 谢银德 ，陈 锋 ，何建军等. Photo —Fention反应研究进展[J].感光科学与光化学 ，2000 ，18（4） ：357 - 365.
[4] 林细姣，郑光洪，杨东洁，等. 稀土在植物染料染色中的媒染应用研究 [J].印染助剂，2002， （1）：27 - 30
[5] 武福平，张周珍，宋小三，等.Fenton法处理弹药销毁废水的作用机制[J].兰州交通大学学报，2006，25（4）：55—58.
【关键词】Fenton试剂；深度处理；染料废水
染料废水具有水质水量变化大、有机物含量高、成分复杂、色度大、毒性强、可生化性差等特点，单纯靠生物处理方法其各项污染指标 （尤其是有机物 ）难以达到排放标准，必须进行深度处理[1]。据ETAD（染料工业生态及毒理协会）调查统计在染料的生产和使用过程中约有10%的染料以废水的形式流失到水体中[2]据此估算我国每年大约有20000t的成品染料以废水形式流失到水体中。染料废水一直是国内外难处理的工业废水之一，我国已将染料废水的治理列为环境保护工作的重点。
Fenton试剂是 Fe2+和 H2O2 的复合，Fe2+ 可催化 H2O2 产生强氧化性羟基自由基和其它自由基中产物，自由基能够氧化染料中的共轭发色体，使之变成无色的有机分子从而脱色[3]尤其是对大分子有机物有很高的去除率，它可将大分子有机物氧化成为小分子有机物，而 Fe 则主要起催化剂的作用[4]。
1.实验材料与方法
1.1实验用水
实验用水为某印染废水处理厂的二沉池出水。其水呈淡黄色，pH值为8.65，色度为46倍，COD、TN、NH3-N和 TP分别为 87.6、18.95、0.49和 1.23mg/L。
1.2实验方法
取二沉池出水水样6份，按比例投加 H2O2溶液 （0.98 mol/L）和 FeSO4·7H2O，放置在六联搅拌器中反应一段时间后，取上清液进行分析。考察 H2 O2：/Fe2+值（物质的量之比，下同）、Fenton试剂投量、反应时间、pH和曝气对 COD去除效果的影响，并确定其最佳运行参数。
1.3分析方法
COD：重铬酸钾法；TP：钼锑抗分光光度法；TN：过硫酸钾氧化一紫外分光光度法；NH-N：纳氏试剂分光光度法；pH：pHS-25型pH计；色度：稀释倍数法。
2.结果与讨论
2.1 H 2O2 /Fe2+ 值对COD去除效果的影响
在 Fe2+ 浓度分别为0.05和0.1mol/L的条件下，通过改变H2O2的投量来控制不同的H2O2/Fe2+值，考察不同 H 2O2/Fe2+值对 COD去除效果的影响 ，结果见图1。
图1 H2O2/Fe2+值对COD去除效果的影响
由图1可知 ，当 Fe2+浓度分别为 0.05和 0.1 mol/L时，都在 H2O2/Fe2+ =0.9时对 COD的去除率达到最大，分别为85%和68%。Fenton试剂的氧化能力主要取决于· OH，当H2O2投量增加时，反应体系中产生的·OH相应增多，对 COD的去除率逐渐上升；这是因为在H2O2投加量较少时增加H2O2的量，生成的·OH量增加，并能与有机污染物迅速结合反应，使得废水CODcr去除率提高。而投加量过高时不但不能通过分解产生更多的羟自由基，反而在反应一开始就将Fe2+迅速氧化为Fe3+，从而使反应在Fe3+下进行，这样不仅抑制了·OH的生成还消耗了体系的H2O2[5]，使出水的CODcr值上升。因此，确定最佳 H2O2/Fe2+ 值为0.9。
2.2 Fenton试剂投量对COD去除效果的影响
在 H2O2/Fe2+值为0.9的条件下，投加不同量的FeSO4·7H2O和 H2O2 溶液，考察 Fenton试剂投量对 COD去除效果的影响，结果见图2。
图 2 Fenton试剂投量对 C0D去 除效果的影响
由图2可知，随 Fenton投量的增加，对 COD的 去除率先上升后下降，其中当Fe2+投量为 0.8g/L、H2O2/Fe2+ =0.9时，对 COD的去除率最大。这是因为当 Fenton试剂投量很小时，Fenton体系产生的·OH较少，对有机物的氧化效果不好；随着 Fenton 试剂投量的增加，产生的·OH相应增加，对有机物的去除效果相应提高；但当 Fenton试剂投量过大后，过量的Fe2+会消耗 ·OH，从而降低对有机物的氧化去除效果，而且当H2O2 投量过多时，易发生分解而生成水和氧气，降低其氧化效率。
2.3 pH对COD去除效果的影响
试验原水的pH值为 8.65，用 H2SO4溶液调节pH，在 H2O2/Fe2+ =0.9、Fe2+投量为0.8g/L的条件下，考察不同pH对 COD去除效果的影响。结果表明，反应在酸性条件下处理效果最佳，最佳pH值为3，此时去除率可以达到73%左右，但pH过低或过高都不利于羟基自由基的产生。当pH 值过小时，溶液中H+浓度过高，抑制三价铁还原为二价铁，使催化受阻，降低Fenton 试剂的氧化能力；而当pH值较高时，不仅抑制了羟基自由基的产生，同时也因为Fe2+和Fe3+会以氢氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用。而且较高pH值还会使过氧化氢无效分解，降低催化氧化效率。因此确定最佳pH值为3。主要的化学反应式为：
3.结论
在 pH值为3、H202/Fe2+=0.9、Fe2+投量为0.8g/L的条件下，Fenton试剂对印染废水的深度处理效果最佳，出水COD去除率可达85%，出水水质较好。为了进一步提高COD去除率，必须引进新的催化剂才能实现。
参考文献：
[1] 李辉芹，巩继贤.天然染料的应用现状与研究新进展 [J]. 染料与染色，2003，40（1）：36 - 38
[2]BISHOP D F， DTEM G， FLEISCHMANN M， et al. Hydrogen eroxide catalytic oxidation of refractory organics inmunicipal wastewaters [J]. I&EC Process Design and Development， 1968， 7（1）： 196 - 201.
[3] 谢银德 ，陈 锋 ，何建军等. Photo —Fention反应研究进展[J].感光科学与光化学 ，2000 ，18（4） ：357 - 365.
[4] 林细姣，郑光洪，杨东洁，等. 稀土在植物染料染色中的媒染应用研究 [J].印染助剂，2002， （1）：27 - 30
[5] 武福平，张周珍，宋小三，等.Fenton法处理弹药销毁废水的作用机制[J].兰州交通大学学报，2006，25（4）：55—58.