Fenton試劑氧化處理油墨廢水的條件優化

2018-04-12 08:20:36 青州譚福環保設備有限公司 111

摘要:采用Fenton試劑氧化對油墨廢水進行處理,研究了FeSO4濃度、H2O2濃度、初始pH和反應時間及廢水初始COD濃度等因素對廢水剩余COD的影響。結果表明。Fenton試劑氧化的最佳條件為FeSO4濃度800 mg/L、初始pH 2.5、H2O2濃度800 mg/L、處理時間180 min。此條件下,油墨廢水在初始COD小于876 mg/L時,經Fenton氧化處理后油墨廢水的剩余COD在98mg/L以下,出水能夠滿足排放標準。

作為一種印染廢水,油墨廢水的化學成分相當復雜,具有高COD、高色度、難生物降解的特點,有些還具有致突變、致畸及致癌作用。如果直接排放到環境.進入水體,嚴重威脅著水體生態,對水環境會造成嚴重的污染。目前國內對油墨廢水相關的處理技術有酸析、化學絮凝、物理吸附、超濾等,但都存在著處理效果差、礦化不徹底、成本較高等問題。因此。尋求一種經濟有效的油墨廢水處理方法,是當今油墨廢水處理研究中的一個重要課題,對于油墨行業具有重要的現實意義。

Fenton試劑氧化技術具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便、高效等優點,在處理有毒有害難生物降解有機廢水方面具有較強的應用優勢。將其作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法,可以很好地降低廢水處理成本。提高處理效率。Fenton試劑氧化的實質是在酸性條件下,H2O2教Fe2+催化能高效地產生·OH等自由基,引發和傳播自由基鏈反應,加快有機污染物和還原性物質的氧化過程,最終礦化為CO2、H2O及無機鹽類等小分子物質,

其氧化機理如圖1所示。如果.OH沒有被其他物質所誘捕。Fe2+和H2O2將與其反應。因此,在Fenton試劑氧化過程中,Fe2+和H2O2的濃度均存在著一個適宜值,使得有機污染物得到很好的去除。采用Fenton氧化方法對油墨廢水進行處理,研究FeSO4濃度、H202濃度、初始pH、反應時間及油墨廢水的初始COD濃度對處理效果的影響,以期為油墨廢水處理工藝優化及工業化處理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 油墨廢水水樣

油墨廢水水樣取自河北省某廠,經分析其COD高達200~250 g/L,pH為8.2,色度約為15 000倍(稀釋倍數法),渾濁,墨綠色,有較濃臭味。由于油墨廢水COD太高.將其稀釋500倍之后進行研究。

1.1.2 試劑

FeSO4·7H2O,H:O:(質量分數為30%),濃H2SO4和NaOH,均為分析純。

1.1.3 儀器

pHS一3C數字酸度計、磁力攪拌器、分析天平、紫外燈(15W低壓汞燈)、5B一1型COD快

速測定儀及常用玻璃器皿若干。

1.2 方法

1.2.1 試驗方法

量取100mL水樣(稀釋后COD約為438 mg/L)于燒杯中,向溶液中加入一定量FeSO4,調節pH為一定值,再加入一定量的H2O2,在室溫下,置于磁力攪拌器上進行攪拌反應一定時間

后,將溶液pH調節至10左右。靜置一段時間后過濾,取濾液進行分析,考查FeSO4濃度、H2O2濃度、初始pH、反應時間及油墨廢水COD初始濃度對油墨廢水COD去除的影響。

1.2.2 分析方法

COD采用化學需氧量速測儀測定。

2 結果與分析

2.1 Fenton試劑氧化條件對油墨廢水剩余COD的影響

2.1.1 FeSO4投加量對油墨廢水剩余COD的影響

由圖2可以看出,在FeSO4濃度小于800 mg/L時,隨著FeSO4用量的增加,油墨廢水剩余COD明顯呈下降趨勢,當FeSO4的用量超過800 mg/L,油墨廢水剩余COD則呈上升趨勢。油墨廢水剩余COD最低可達76.2 mg/L。說明H2O2濃度一定時,FeSO4的用量存在最佳值800 mg/L,如果FeSO4的用量超過最佳值后,反而會抑制反應的進行,這是因為Fe2+和H2O2發生反應產生具有強氧化性的·OH,隨著Fe2+濃度的增加,·OH的產生也會越來越多.與油墨廢水中各有機物的反應速率就會增加。這時油墨廢水的剩余COD也會隨之迅速下降。當Fe2+濃度進一步增加時.Fe2+會和溶液中的.OH發生反應生成Fe3+和OH-,這樣既消耗了H2O2,又抑制了·OH的產生,使得油墨廢水剩余COD反而上升。

2.1.2 H2O2投加量對油墨廢水剩余COD的影響

由圖3可見,開始H2O2濃度比較低時,油墨廢水的剩余COD僅為281.2 mg/L左右,這是因為在H2O2量少的情況下,無法產生足夠的·OH使有機物充分被氧化分解,隨著H2O2用量的增加,油墨廢水中剩余COD明顯減少,H2O2用量800 mg/L時,油墨廢水剩余COD達到最佳值73.6 mg/L。當H202投入量繼續增加時,油墨廢水剩余COD反而大幅升高。這是因為H2O2濃度過高會產生副反應H2O2+2·0H_2H20+O:,這樣不僅消耗了溶液中的·OH,還使得H2O2進行了無效分解。同時,反應過程中還發現,在H2O2投加量小于800 mg/L時,反應體系中無氣泡產生,投加量進一步加大后.油墨廢水中有很多小氣泡涌出水面,這正是由于反應過程中產生O2的溢出。

2.1.3初始pH對油墨廢水剩余COD的影響

在Fenton試劑反應過程中,初始pH是油墨廢水剩余COD影響因素中非常重要的一個參數。從圖4可以看出,隨著溶液的初始pH從1.0增加到2.5,油墨廢水剩余COD從321.9 mg/L一直降低到76.2 mg/L,變化十分明顯。然而,當溶液中初始pH從2.5繼續升高到6時.油墨廢水剩余COD則轉為上升趨勢。因此,pH為2.5是最佳反應條件。其原因是當溶液的pH很低的時候(pH<2.5),溶液中的H+會消耗溶液中的.OH,H+-I-·OHH2O2。不利于·OH的產生,且H,0:的分解慢,也不利于.OH的產生,對COD去除是不利的。同時,當pH過低時,溶液中H+過量,會抑制Fe3+的還原反應,反應為Fe3++H202÷H02·+Fe2++H+.如此,Fe3+便不能順利地還原成Fe2+,催化反應受阻,直接影響Fe3+和Fe2+的絡合平衡,導致,Fenton試劑的氧化能力較低。當溶液的pH大于2.5或比較高時,可能降低H2O2的穩定性以及鐵鹽可能會水解,易形成Fe(OH)+、膠體或Fe20無定形沉淀。由于Fenton試劑反應對溶液的初始pH的變化比較敏感,因此,在反應過程中,最佳pH為2.5。

2.1.4反應時間對油墨廢水剩余COD的影響

在室溫條件下,H2O2投加量為800 mg/L,pH取2.5,FeSO4投加量為800 mg/L,改變反應時間,其結果(圖5)表明,在反應前60 min內,油墨廢水剩余COD快速下降。到60 min時接近129.2 mg/L,之后隨著時間的延長.剩余COD則緩慢下降.直到180min時.油墨廢水剩余COD下降到87.6 mg/L以下??梢奆enton試劑在反應的前期速率很快.這是由于.OH的產生速率以及·OH與有機物的反應速率的大小直接決定了Fenton試劑處理難降解廢水所需時間的長短。前期的反應主要是Fe2+催化完成的Fenton反應。即Fe2+能和H202反應快速產生·OH,故處理速度很快。隨著反應的進行,Fe2+因為反應的消耗而迅速減少.起主導地位的反應成為由Fe3+催化的類Fenton反應,故速率很慢。

2.2 油墨廢水初始CDD濃度對油墨廢水剩余COD的影響

油墨廢水初始CDD濃度對氧化性能的影響較大,該因素是反應及工藝設計的重要參數.也是提高處理量的重要指標。因此將原水樣稀釋不同倍數進行研究。Fenton試劑氧化降解油墨廢水時不同初始COD濃度與剩余COD之間的關系見圖6。從圖6可以看出,油墨廢水初始COD濃度在876 mg/L時的油墨廢水剩余COD為98.0 mg/L。符合油墨工業廢水污染物排放標準GB 25463—2010(直接排放限值100 mg/L)的要求。因此.當油墨廢水在較低的初始COD濃度情況下,Fenton試劑氧化處理油墨廢水是有效的、可行的,但是在油墨廢水較高的初始COD濃度條件下.Fenton試劑氧化可以作為油墨廢水的預處理技術。

3 結論

Fenton試劑氧化對油墨廢水進行處理,取得了明顯的效果。在Fenton試劑氧化過程中,Fenton試劑處理油墨廢水存在一個最佳的反應條件.即FeS04投加量為800 mg/L,初始pH為2.5,H202投加量為800 mg/L,反應3 h。此條件下。當油墨廢水初始濃度小于876 mg/L時處理結果能夠滿足國家現行油墨工業廢水污染物排放標準(直接排放限值100 mg/L)的要求。試驗結果證明優化Fenton試劑氧化過程,對油墨廢水進行預處理是可行的。

免费毛片网站,免费毛片网址,免费男人和女人牲交视频全黄,免费啪啪