微电解Fenton法处理有机废水.docx
- 文档编号:29144129
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:267.55KB
微电解Fenton法处理有机废水.docx
《微电解Fenton法处理有机废水.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微电解Fenton法处理有机废水.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
微电解Fenton法处理有机废水
微电解Fenton法处理有机废水
有机废水具有高化学需氧量(COD)、高氨氮(NH3—8259;N)、高色度等特点,其组成复杂,除含有一些重金属离子外,还有一些难以降解的烃类、芳香族化合物和含氮、含硫的环状化合物。
废水中大部分有机物具有毒性,直接排放会对环境造成长期影响。
废水处理方法大致可以分为4类:
混凝沉淀法、吸附法、氧化法和其他方法(反渗析、电渗析等)。
混凝沉淀法对COD、色度、氨氮处理效果有限,吸附法(如活性炭吸附)和其他方法成本较高。
Fenton试剂作为一种高效氧化剂,因其操作简易、流程简洁、成本低等特点被广泛使用。
微电解Fenton法是利用活性炭和铁屑发生的微小电解反应产生的Fe2+与H2O2组成强氧化体系,产生的羟基自由基在酸性条件下具有很强的氧化性,对消退COD、氨氮及色度具有显著效果。
本文采纳微电解Fenton法,并使用MnO2作催化剂的氧化体系对硫铵酯—8259;苯甲羟肟酸—8259;苯胺黑有机废水中的COD、氨氮及色度进行深度处理,重点考察微电解池中C/Fe配比、pH值、H2O2和MnO2药剂投入量对去除率的影响。
1、试验
1.1主要试剂和设备
主要试剂:
活性炭,铁屑,H2O2(质量分数30%),MnO2,聚丙烯酰胺(PAM),H2SO4(质量分数20%),NaOH(质量分数10%),硫铵酯,苯甲羟肟酸,苯胺黑。
主要设备:
微电解装置,CJJ-843A型磁力搅拌器,pHB-4雷磁pH计,HACHDR3900型COD测定仪,SJ-9010型色度仪,ET99732型微电脑水质测定仪。
1.2试验水样
按1∶1∶2的比例配置浓度7g/L的硫铵酯—8259;苯甲羟肟酸—8259;苯胺黑有机废水,常温下用磁力搅拌器密闭搅拌1h。
配置的废水外观呈黑棕色、有刺激性气味,COD为1069mg/L,NH3—8259;N含量198mg/L,色度为764,pH值为7.72。
水样经封闭保存,并置于阴暗处以待试验。
1.3试验方法
微电解试验装置如图1所示。
取200mL水样置于集水池1中,调整初始pH值,经水泵将水样抽至微电解池中。
加入肯定量的活性炭、铁屑、H2O2、MnO2,将曝气泵置于活性炭下部,反应一段时间后,将上层清液倒至集水池2中,离心后取上清液测定COD、NH3—8259;N和色度。
2、试验结果与争论
2.1单因素探究试验
2.1.1初始pH值
废水200mL,铁屑投入量50g/L,活性炭投入量50g/L,H2O2投入量5.0mg/L,MnO2投入量5.0g/L,曝气量500mL/(min—8226;L),PAM投入量6.0mg/L,考察了废水初始pH值对去除率的影响,结果如图2所示。
由图2可知,随着pH值上升,废水COD、NH3—8259;N、色度的去除领先增大后减小,在强酸性条件下(pH=2~4左右)去除率较高。
这是由于在酸性条件下,C/Fe被腐蚀,形成原电池,Fe失去电子成为Fe2+与羟基自由基(—8226;OH)结合,表现出极强的氧化性。
而在中性或碱性条件下C/Fe难以形成原电池,且OH-含量较多,抑制了—8226;OH的产生,导致氧化性较弱。
因此确定废水微电解初始pH值为3左右。
2.1.2铁屑用量
调整废水初始pH值为3,其他条件不变,铁屑用量对去除率的影响如图3所示。
由图3可知,随着铁屑投入量增加,去除率持续上升,当用量大于70g/L时,去除率基本保持不变。
这是由于当体系中铁屑较少时,增加铁屑量,微电解体系中形成的原电池数量增加,与—8226;OH形成的氧化强度也随之增加,去除率上升;当铁屑量达到肯定量时,相比于活性炭量削减,H+数量也削减,原电池数量达到饱和,去除率基本保持不变。
确定最佳铁屑投入量为70g/L,此时废水COD、NH3—8259;N、色度的去除率分别为79.75%,83.94%和93.17%。
2.1.3活性炭用量
铁屑投入量为70g/L,其他条件不变,活性炭用量对去除率的影响如图4所示。
由图4可知,随着活性炭用量增加,去除率渐渐增加后趋于平缓。
当活性炭用量大于80g/L时,去除率基本保持不变。
活性炭用量持续增大时,污染物颗粒简单吸附在活性炭的表面,使原电池量达到饱和。
最终确定相宜的活性炭用量为80g/L。
2.1.4H2O2用量
活性炭用量80g/L,其他条件不变,H2O2用量对去除率的影响如图5所示。
如图5所示,随着H2O2用量增加,去除领先增加后降低。
由于随着H2O2用量增加,—8226;OH含量增加,氧化性不断增大。
当H2O2用量大于6mg/L时,由于H2O2浓度较大,一方面加剧自身的分解,消耗—8226;OH,另一方面H2O2会和亚铁离子反应生成Fe3+,失去还原性。
其离子反应方程式如下:
最终确定相宜的H2O2用量为7mg/L,此时废水COD、NH3—8259;N、色度去除率分别为83.86%、86.17%、97.68%。
2.1.5曝气量
H2O2用量7mg/L,其他条件不变,曝气量对去除率的影响如图6所示。
由图6可知,去除率随着曝气量增加先增加后降低,当曝气量为500mL/(min—8226;L)时,去除率达到峰值。
当曝气量较低时,微电解体系溶氧量不足,不能完全生成Fe(OH)3胶体,还有部分Fe(OH)2生成,絮凝效果不佳。
但当曝气量过大时,会使活性炭和铁屑层进行分别,降低原电池数量和微电解效率,从而导致去除率降低。
选择曝气量为500mL/(min—8226;L)。
2.1.6MnO2用量
曝气量500mL/(min—8226;L),其他条件不变,MnO2用量对去除率的影响如图7所示。
由图7可知,随着MnO2用量增加,去除领先增加后基本保持不变。
MnO2作为一种催化剂,当MnO2用量较低时,Mn2+可以促进—8226;OH的产生,增加其氧化性。
但当MnO2用量达到肯定值时,产生的—8226;OH量达到饱和,去除率不再发生变化。
MnO2最佳用量为8g/L,此时废水COD、NH3—8259;N、色度的去除率分别为88.84%,93.21%和98.58%。
MnO2作为催化剂,COD去除率提高了3.72%,NH3—8259;N去除率提高了5.56%。
2.1.7反应时间
MnO2用量8.0g/L,其他条件不变,反应时间对去除率的影响如图8所示。
由图8可知,Fenton反应速率很快,在20min左右已反应完全,此时废水COD、NH3—8259;N、色度去除率分别为88.21%、93.57%和98.68%。
2.2多因素正交试验
取废水200mL,掌握曝气量500mL/(min—8226;L)、反应时间20min,转变初始pH值、铁屑量、活性炭量、H2O2用量和MnO2用量进行五元素四水平正交试验,正交试验设计及试验结果分析分别见表1~2。
由表2可知,影响COD、NH3—8259;N和色度的强弱程度为:
铁屑量=活性炭量>H2O2用量>pH值>MnO2用量。
试验11为最佳试验条件,即正交组合A3B3C4D2E4,对应pH=3、铁屑用量50g/L、活性炭用量80g/L、H2O2用量6mg/L、MnO2用量9g/L,此时COD、NH3—8259;N和色度去除率分别为86.91%、92.48%和97.36%。
3、结论
1)微电解Fenton法对高COD、高NH3—8259;N和高色度的有机废水有很好的处理效果,可以为染料、制药和化工行业的废水处理供应思路。
2)通过微电解Fenton法处理硫铵酯—8259;苯甲羟肟酸—8259;苯胺黑有机废水,单因素确定最佳条件为:
初始pH=3、铁屑用量70g/L、活性炭用量80g/L、H2O2用量7mg/L、MnO2用量8.0g/L、曝气量500mL/(min—8226;L)、反应时间20min,此时COD、NH3—8259;N和色度去除率达88.21%、93.57%和98.68%。
3)通过多因素正交试验考察了不同因素对去除率的影响强弱,结果表明:
影响COD、NH3—8259;N和色度去除率的因素强弱顺序为:
铁屑量=活性炭量>H2O2用量>pH值>MnO2用量。
正交试验所得最佳条件与单因素试验基本吻合。
(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电解 Fenton 处理 有机 废水
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)