微波-Fenton法处理络合态重金属废水

Posted 2023-01-13 重金属

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摘要：为了探索微波-Fenton反应体系中的反应机理，进行了正交实验、单因素影响实验和微波-Fenton与水热-Fenton的对比实验。通过正交实验，确定了微波-Fenton法处理络合态重金属废水的主要影响因子为Fe2+投加量、初始pH、H2O2投加量及反应温度，COD与Ni去除效率的影响因子的权重次序一致，而Cu去除的权重次序则与前两者不同。

单因素优化实验结果表明，微波-Fenton法处理EDTA-Cu-Ni废水在反应时间为9 min时的最优条件为：Fe2+投加量为0.5 mmol/L，H2O2投加量为185 mmol/L，初始pH为2.5，反应温度为80℃；此时COD：Fe2+：H2O2为1：0.06：15（mg/L），各影响因子对有机物与金属离子的去除影响效应不同；微波水浴对比实验结果表明，在微波-Fenton体系中，微波主要起加热和提高反应速率的作用。

当废水中含有络合剂如有机磷酸、巯基乙胺、乙二胺四乙酸（EDTA）、氰化物和天然有机酸等时，它们将与水体中的金属离子配位形成非常稳定的可溶性络合物。在处理含有重金属的废水时，络合物的存在往往使传统的化学沉淀法失效。近年来，电解法、重金属捕集剂法、离子交换法、反渗透法等技术已被广泛用于处理含有络合物的重金属废水。但因微电解反应时间长，对含高浓度有机物的废水处理能力差，有机物易使树脂污染或老化、使用寿命短，膜易被废水中的污染物质和有机质堵塞等问题而在实际应用中受到限制。

Fenton技术具有反应速度快、反应条件相对温和、无需采用高温高压等特殊条件即可实现氧化等优势；微波辐射技术因具有操作简单、快速高效、可降低反应活化能、污染物矿化程度高等优点，使其在工业污水处理领域中已经取得了可喜的进展。

根据前期工作，对实际工业电镀废水进行微波-Fenton法处理发现，微波-Fenton法比单独Fenton法对COD降解率提高了10%，而对Cu去除率提高了5%。为了更好地探究微波-Fenton法的作用机理，本研究采用模拟络合重金属废水（EDTA-Cu-Ni废水）为处理对象，通过正交实验和单因素实验研究初始PH、H2O2浓度、Fe2+投加量、反应时间、反应温度等因子对微波-Fenton法处理EDTA-Cu-Ni废水的影响程度；在确定最优反应参数的同时，初步探寻各影响因子对有机物与不同重金属间的去除影响规律，为实际工程废水治理提供参考依据。

1材料与方法

1.1主要实验药品与仪器设备

1.1.1主要实验药品

乙二胺四乙酸二钠、邻苯二甲酸氢钾、重铬酸钾、铜标准液（阿拉丁）、镍标准液（阿拉丁）等。

1.1.2主要仪器设备

微波化学反应器（MCR-3，巩义市科瑞仪器）、便携式分光光度计（DR2800，美国HACH）、COD消解仪（DR200，美国HACH）、PH酸度计（PHS-3C，上海三信仪表厂）、电子天平（XB123-S，上海精科天美科学仪器）、真空抽滤泵（GM-1.0A，天津津腾）、火焰原子吸收仪（Z-2000，日本日立）、溶剂过滤器（T-50.1L，天津津腾）、数显恒温水浴锅（XMTD-204，上海香梅）。。

1.2模拟废水

处理对象为自配低浓度模拟络合重金属废水。按Cu：EDTA=1：1，Ni：EDTA=1：1（摩尔比）称取一定量的硝酸铜、硝酸镍、乙二胺四乙酸二钠，溶解于去离子水中，使溶液中Cu、Ni浓度均约为50MG/L。所配制的混合溶液PH约为2.75，COD为425mg/L，呈透明浅蓝色。

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