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摘要 4-哌啶醇危害大,是止痛类药物合成废水中的主要污染物之一。采用微电解-Fenton工艺预处理4-哌啶醇废水。结果表明:在微电解填料投加量2?000 g/L,pH为3,Fenton试剂H2O2(纯度30%)的投加量为3 mL/L,pH为3的最佳工艺条件下,CODcr的去除率可稳定在70%以上,微电解-Fenton工艺预处理该类废水是可行的。
关键词 微电解;4-羟基哌啶;Fenton;制药废水
中图分类号 X703.1 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0202-01
4-哌啶醇是医药产品重要中间体,可合成止痛药哌吡唑酮、芬太尼等。制药废水ρ(BOD5)/ρ(CODcr)低,直接生化难达标,采用物化预处理,提高生化性已成为重要研究方向之一。
对于该类废水,高级氧化技术显示出了独特的优势。Fenton法是一种能有效去除难降解有机物的高级氧化技术,该方法以H2O2在Fe2+催化下生成的·OH为氧化剂,该自由基能将污染物有效分解。微电解是将2种不同金属或金属与非金属直接接触,浸泡在电解质溶液,形成无数微小原电池,集絮凝、电化学还原等多种综合作用将微电解和Fenton耦合技术已广泛应用废水处理中,该技术处理哌啶类废水未见报道。本工作以4-羟基哌啶模拟废水,采用微电解-Fenton处理,研究各种因素对降解效果的影响,为该类废水处理提供了参考。
1 实验部分
1.1实验方法
取4-羟基哌啶标准品配置成一定浓度的模拟废水,用2 mol/L硫酸和5 mol/L氢氧化钠调节pH,将铁碳微电解填料放入烧杯中,底部采用曝气方式进行微电解,微电解后废水,加入H2O2水溶液进行Fenton,在一定温度和搅拌速度下反应一定时间,出水调节pH至8.0±0.2,离心15 min(转速10?000 r/min),取出上清液检测。
1.2 分析方法
pH值采用PHSB-260型便携式酸度计(上海正举自动化有限公司)测定;CODcr测量采用国家标准重铬酸钾法(GB11914-89)
测定。
2 结果与讨论
2.1 铁碳微电解影响因素
1)微电解填料投加量。废水体积1 L,pH值为3,不同微电解填料对4-羟基哌啶废水处理影响见图1,结果表明CODcr去除率随微电解填料投加量增加逐渐增大,最后趋于稳定。该微电解填料比重1.0 g/cm3,空隙率65%,理论计算填料与废水质量比为1.5:1,实际投加略高理论值,最佳微电解填料投加量为2?000 g/L。
2)pH。在微电解填料投加量为2?000 g/L,停留时间为3 h的条件下,不同pH值对处理效果的影响见图2。结果表明,当pH值在3~5变化时,随着废水pH值增加,CODcr去除率逐渐减小,当pH值在1~3变化时,随着废水pH值减小,CODcr去除率逐渐增大并趋于稳定,考虑酸性强对填料损耗大,因此,最佳pH为3。
2.2 Fenton氧化最佳工艺条件的确定
1)H2O2投加量。在5个1?000 mL的烧杯中各加入500 mL微电解出水,磁力搅拌分别加入1,2,3,4和5 mL纯度30%的H2O2,pH3,测定CODcr去除率(见图3),随着H2O2的增加,CODcr去除率先升后降,因为H2O2投加较少时,随着投加量增加,产生的·OH变多,利于氧化有机物;当H2O2继续增大,过量的H2O2可能会无效分解不能产生更多的·OH,故H2O2的投加量宜为3 mL/L。
2)pH。H2O2投加量3 mL/L,不同pH对微电解出水CODcr去除率影响见图4,随H2O2投加量增加,CODcr去除率先升后降,pH为3时,CODcr去除率达到最高,这是由于在反应系统中pH过低,会抑制Fe3+被还原成Fe2+ ,使催化受阻;pH过高,会抑制·OH的产生,并且使溶液中Fe3+和Fe2+生成絮体沉淀Fe(OH)3和Fe(OH)2,丧失催化能力,使CODcr去除率下降。
3 结论
采用微电解-Fenton预处理4-哌啶醇废水是可行的,对于ρ(CODcr)为1000 mg/L的该废水,出水COD去除率最高可达70%以上,为后续生化处理创造了条件。该工艺最佳参数:微电解反应,微电解填料投加量2?000 g/L,pH为3;Fenton反应H2O2投加量
3 mL/L,pH为3。
基金来源:江苏省科技厅科技公共服务平台项目(BM2011094)
参考文献
[1]Yamamoto,Matsuura Kazuyuki,Suzuki Kazuhiro,Kato kazuo,et al.4-Hydroxypiperidine derivative with analgetic activity[P].US2004176410,2004-09-09.
[2]李德生,谭磊,王宝等.Fenton试剂强化铁碳微电解预处理高浓度有机废水[J].中国给水排水,2006,22(17):81-84.
[3]李杰,程爱华,孙莉婷等.铁碳耦合Fenton试剂-混凝沉淀法预处理DMAC废水[J].环境科学研究,2010,23(7):902-907.
作者简介
邓锐(1983—),男,学士,助理工程师,研究方向为工业废水处理。
关键词 微电解;4-羟基哌啶;Fenton;制药废水
中图分类号 X703.1 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0202-01
4-哌啶醇是医药产品重要中间体,可合成止痛药哌吡唑酮、芬太尼等。制药废水ρ(BOD5)/ρ(CODcr)低,直接生化难达标,采用物化预处理,提高生化性已成为重要研究方向之一。
对于该类废水,高级氧化技术显示出了独特的优势。Fenton法是一种能有效去除难降解有机物的高级氧化技术,该方法以H2O2在Fe2+催化下生成的·OH为氧化剂,该自由基能将污染物有效分解。微电解是将2种不同金属或金属与非金属直接接触,浸泡在电解质溶液,形成无数微小原电池,集絮凝、电化学还原等多种综合作用将微电解和Fenton耦合技术已广泛应用废水处理中,该技术处理哌啶类废水未见报道。本工作以4-羟基哌啶模拟废水,采用微电解-Fenton处理,研究各种因素对降解效果的影响,为该类废水处理提供了参考。
1 实验部分
1.1实验方法
取4-羟基哌啶标准品配置成一定浓度的模拟废水,用2 mol/L硫酸和5 mol/L氢氧化钠调节pH,将铁碳微电解填料放入烧杯中,底部采用曝气方式进行微电解,微电解后废水,加入H2O2水溶液进行Fenton,在一定温度和搅拌速度下反应一定时间,出水调节pH至8.0±0.2,离心15 min(转速10?000 r/min),取出上清液检测。
1.2 分析方法
pH值采用PHSB-260型便携式酸度计(上海正举自动化有限公司)测定;CODcr测量采用国家标准重铬酸钾法(GB11914-89)
测定。
2 结果与讨论
2.1 铁碳微电解影响因素
1)微电解填料投加量。废水体积1 L,pH值为3,不同微电解填料对4-羟基哌啶废水处理影响见图1,结果表明CODcr去除率随微电解填料投加量增加逐渐增大,最后趋于稳定。该微电解填料比重1.0 g/cm3,空隙率65%,理论计算填料与废水质量比为1.5:1,实际投加略高理论值,最佳微电解填料投加量为2?000 g/L。
2)pH。在微电解填料投加量为2?000 g/L,停留时间为3 h的条件下,不同pH值对处理效果的影响见图2。结果表明,当pH值在3~5变化时,随着废水pH值增加,CODcr去除率逐渐减小,当pH值在1~3变化时,随着废水pH值减小,CODcr去除率逐渐增大并趋于稳定,考虑酸性强对填料损耗大,因此,最佳pH为3。
2.2 Fenton氧化最佳工艺条件的确定
1)H2O2投加量。在5个1?000 mL的烧杯中各加入500 mL微电解出水,磁力搅拌分别加入1,2,3,4和5 mL纯度30%的H2O2,pH3,测定CODcr去除率(见图3),随着H2O2的增加,CODcr去除率先升后降,因为H2O2投加较少时,随着投加量增加,产生的·OH变多,利于氧化有机物;当H2O2继续增大,过量的H2O2可能会无效分解不能产生更多的·OH,故H2O2的投加量宜为3 mL/L。
2)pH。H2O2投加量3 mL/L,不同pH对微电解出水CODcr去除率影响见图4,随H2O2投加量增加,CODcr去除率先升后降,pH为3时,CODcr去除率达到最高,这是由于在反应系统中pH过低,会抑制Fe3+被还原成Fe2+ ,使催化受阻;pH过高,会抑制·OH的产生,并且使溶液中Fe3+和Fe2+生成絮体沉淀Fe(OH)3和Fe(OH)2,丧失催化能力,使CODcr去除率下降。
3 结论
采用微电解-Fenton预处理4-哌啶醇废水是可行的,对于ρ(CODcr)为1000 mg/L的该废水,出水COD去除率最高可达70%以上,为后续生化处理创造了条件。该工艺最佳参数:微电解反应,微电解填料投加量2?000 g/L,pH为3;Fenton反应H2O2投加量
3 mL/L,pH为3。
基金来源:江苏省科技厅科技公共服务平台项目(BM2011094)
参考文献
[1]Yamamoto,Matsuura Kazuyuki,Suzuki Kazuhiro,Kato kazuo,et al.4-Hydroxypiperidine derivative with analgetic activity[P].US2004176410,2004-09-09.
[2]李德生,谭磊,王宝等.Fenton试剂强化铁碳微电解预处理高浓度有机废水[J].中国给水排水,2006,22(17):81-84.
[3]李杰,程爱华,孙莉婷等.铁碳耦合Fenton试剂-混凝沉淀法预处理DMAC废水[J].环境科学研究,2010,23(7):902-907.
作者简介
邓锐(1983—),男,学士,助理工程师,研究方向为工业废水处理。