Fenton试剂氧化预处理橡胶促进剂生产废水

Posted 2023-01-13 生产废水

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0 引言
目前关于橡胶促进剂废水处理的报道较少，仅见CBS、NOBS等高浓度废水的蒸发、蒸馏等工艺处理[1-3].而本实验所采用的废水为多种促进剂生产过程中排放的混合废水，废水COD较低，但成分复杂.企业一般有一套生化处理装置，以PAM混凝沉淀作为生化预处理，但实际运行效果较差，生化处理装置不能很好地发挥作用.本实验利用Fenton试剂可氧化水中大分子有机物为小分子的特点[4，5]，采用Fenton试剂氧化作为橡胶促进剂生产废水的预处理方法，以便于后续生物处理装置发挥作用.
1 实验部分
1.1 废水来源与水质
实验采用的橡胶促进剂废水取自某化工企业混凝处理装置前端，具体水质情况由企业提供，如表1所示.

1.2 试剂与仪器
H2O2(30%，AR，上海化学试剂有限公司)；FeSO4.7H2O(AR，江苏徐州化学试剂二厂)；PHS-2F数字pH计(上海雷磁精密科学仪器公司)；JJ-4型六联同步电动搅拌器(金坛市中大仪器厂).
13 分析检测方法
COD：重铬酸钾法；pH值：PHS-2F型数字pH计.
14 实验方法
取一定体积废水稀释一倍，加入一定量的FeSO4.7H2O和H2O2溶液，搅拌反应一定时间，反应后调节pH为8～9，静置沉淀，取上清液，用重铬酸钾法测定水样COD值.
2 实验结果与讨论
2.1 H2O2投加量对COD去除率的影响
取8个500mL烧杯，各加入250ml橡胶助剂废水，按顺序分别加入2、4、6、8、10、12、14、16、18、20(mL.L-1)的H2O2溶液，其它条件控制为[Fe2+]=0.4g.L-1，pH=3，反应时间为1h，反应后用NaOH溶液调节pH为8～9，静置沉淀后取上清液测COD值，实验数据如图1所示.

由图1可见，随着H2O2投加量的增加，COD去除率有升高的趋势，当H2O2投加量在12mL.L-1时，COD去除率较大，故选用H2O2投加量为12mL.L-1.
2.2 FeA2+投加量对COD去除率的影响
固定H2O2的投加量为12mL.L-1，改变Fe2+加入量，其它条件同上，实验结果如图2所示.

由图2可见，随着Fe2+投加量的增大，COD去除率先是升高，而后逐渐下降.这说明过多投入Fe2+并不利于氧化反应.当Fe2+投加量为0.2g.L-1时，COD去除率最大，故选用Fe2+加入量为0.2g.L-1，此时的H2O2与Fe2+的摩尔比约为33∶1.
2.3 反应时间的选取当H2O2加入量为12mL.L-1，Fe2+投加量为02g.L-1，pH=3时，反应时间对COD去除效果的影响见图3.

由图3可见，Fenton试剂氧化反应进行的速度较快，20min即达到了较高的去除率，而30min和50min的COD去除率又略有下降，可能是反应过程中又有中间产物生成，使得测定的COD值又有所上升.
2.4 进水浓度对COD去除率的影响

由表2可见，进水浓度高时，COD去除率较低.当进水COD浓度与H2O2投加量的比值(mg∶mL)约为118时，COD去除率较高.
此处应当说明，Fenton试剂氧化废水时，适宜pH值约为2～3，当向橡胶助剂生产废水中加入Fenton试剂后，废水的pH值自然变为3左右，这样在实际处理过程中，无需再加酸调节pH值，直接进行反应即可.出现这种情况的原因，可能是在催化氧化过程中出现了大量的H+所致：
Fe3++H2O2→Fe2++HO2.+H+
Fe3++HO2.→Fe2++O2+H+
2.5 最佳反应条件的确定
为进一步确定最佳处理条件，选用L9(34)正交表对橡胶助剂生产废水作正交实验，实验结果及分析见表3.

3 结论
(1)利用Fenton试剂氧化处理橡胶促进剂生产废水效果较好，可作为生物处理的预处理方法.
(2)Fenton试剂氧化处理橡胶促进剂生产废水的最佳反应条件确定为：Fe2+加入量为0.4g.L-1，反应时间20min，H2O2加入量为18mL.L-1，pH=3.