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四川通祥集團(tuán)壓濾機(jī)公司關(guān)于過氧化氫高級氧化法在廢水處理中的應(yīng)用
文/四川通祥壓濾機(jī)
高級氧化技術(shù)是指在一般的環(huán)境溫度和壓力下，通過產(chǎn)生具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(·HO)來氧化降解有機(jī)污染物的處理方法。過氧化氫(H2O2)是一種氧化性較強(qiáng)，氧化還原電位較高的氧化劑，能直接氧化水中的有機(jī)污染物和構(gòu)成微生物的有機(jī)物質(zhì)。同時(shí)，過氧化氫使用安全、制備容易，因此為高級氧化技術(shù)中的常用氧化劑。用過氧化氫和絮凝劑聯(lián)合處理廢水，是對廢水進(jìn)行高級氧化處理，有時(shí)也可投入過氧化氫和硫酸亞鐵制成Feton試劑，作為絮凝劑的助凝劑使處理效果更強(qiáng)。文章對Fenton 試劑氧化法和H2O2 與無機(jī)絮凝劑聯(lián)合氧化法處理廢水的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。
1 Fenton 試劑氧化法
Fenton 試劑氧化法是高級氧化技術(shù)中的一種常用技術(shù)，F(xiàn)enton 試劑之所以有很強(qiáng)的氧化性能，其實(shí)質(zhì)是H2O2 在Fe2+的催化作用下生成羥基自由基(·OH)。羥基自由基(·OH)有強(qiáng)氧化性和親電加成性，可將廢水中大多數(shù)有機(jī)物氧化分解成小分子物質(zhì)。
1.1 Fenton 試劑
朱亦仁等利用Feton 試劑處理造紙廢水。首先取150 mL 造紙廢水，調(diào)節(jié)pH 為5.0，然后同時(shí)投入5.93 g/L 的FeSO4·7H2O和8.8 %(體積百分比)的H2O2，在此條件下攪拌10~60 min，經(jīng)過處理后COD 去除率達(dá)到91.37 %，處理后水的COD 值為187mg/L ，符合國家造紙廢水排放標(biāo)準(zhǔn)(COD ＜ 400 mg/L ，GWPB2-1999)。并通過正交試驗(yàn)得出了影響因素的次序：Fe2+的投加量>H2O2 的投加量>pH>反應(yīng)時(shí)間。蘇榮軍等利用Feton 法深度處理中藥廢水。中藥廢水中含有有機(jī)大分子成分，COD 值高且負(fù)荷變化大，pH 低。在壓力為1 atm，溫度為22~24 ℃條件下做實(shí)驗(yàn)，取100 mL 的COD 值為538 mg/L 的中藥廢水，同時(shí)投入3 mmol/L 的FeSO4·7H2O 和H2O2，其中H2O2/Fe2+為3∶1，反應(yīng)時(shí)間為60 min 后，COD 可降到62 mg/L 以下，COD 去除率達(dá)到87.50 %，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。劉俊峰研究了通過絮凝-氧化-吸附法聯(lián)合處理領(lǐng)硝基苯胺生產(chǎn)廢水。首先調(diào)節(jié)水樣pH 在5~6，加入20 mL/L 的FeSO4，反應(yīng)3 min 后投入20~40 g/L 的石灰作為助凝劑，靜置60~80 min 后，CODCr 去除率為70 %，色度去除率為80 %以上。然后投入0.4~0.5 g/L 的H2O2，再用大孔吸附樹脂吸附處理，終CODCr 總?cè)コ蕿?8.6 %，色度去除率為99.9 %以上。
1.2 Fenton-石灰氧化法
利用 Fenton 試劑與石灰聯(lián)合處理廢水，其中石灰不僅可以作為一種助凝劑提高Fenton 試劑的氧化性，且可以用來調(diào)節(jié)廢水的pH。
黃道站等利用過氧化氫氧化法處理了糖蜜酒精廢水。糖蜜酒精廢水呈黑褐色稠狀液體，COD 值為96000 mg/L，含有大量粗蛋白、油脂、淀粉等。首先在溫度為30 ℃，pH 為3.5 條件下，在一定量廢水中投入催化劑Fe2+為0.46 g/L，氧化劑H2O2 為41.7g/L，經(jīng)15 h 氧化反應(yīng)后，COD 去除率僅為55.1 %。然后取處理后上層清液加入20 g/L 的石灰乳，調(diào)節(jié)pH 為7，終廢水中COD去除率可達(dá)80 %，色度去除率達(dá)94 %。胡樹枝利用還原-氧化-石灰法處理氯代硝基苯廢水。取2 L初始CODCr 值為11500 mg/L的氯代硝基苯廢水，調(diào)節(jié)廢水pH=9，加入20 g的Na2S·9H2O 還原劑，在60 ℃下反應(yīng)40 min 后，CODCr 去除率為30 %。然后調(diào)節(jié)處理后溶液pH 為2~3，同時(shí)加入30 mL 的50 %H2O2 和5 g的FeSO4·7H2O，此時(shí)CODCr 去除率為56.3 %。后取還原-氧化處理后的溶液加入生石灰20 g進(jìn)行絮凝處理，終廢水中CODCr去除率可達(dá)94 %以上，且廢水由黃色變?yōu)槌吻逋该鳌?/span>
1.3 Fenton-PAM 氧化法
利用聚丙烯酰胺投入Fenton 試劑中，可以使廢水中的懸浮粒子的聚集作用均勻地在整個(gè)水體中進(jìn)行，能產(chǎn)生良好的強(qiáng)化混凝效果。
陳文松進(jìn)行了Fenton 氧化-混凝法處理印染廢水的研究。印染廢水成分復(fù)雜，同時(shí)含有親水性和疏水性染料。取150 mL 紫紅色，pH 為9，色度為800 倍，CODCr 為565 mg/L 的印染廢水，調(diào)至水樣pH 為4~6，同時(shí)加入質(zhì)量濃度為250 mg/L 的FeSO4·7H2O、1.3 mL/L 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的H2O2 以及1.5 mg/L的PAM，反應(yīng)40 min 后測定，終印染廢水中CODCr 去除率達(dá)到84 %，色度去除率達(dá)到95 %。湯優(yōu)敏等采用Fenton 氧化-PAM絮凝-A/O 工藝處理甲基多巴生產(chǎn)廢水，具有顯著的脫色效果和高效去除有機(jī)物的作用。甲基多巴是一種治療精神疾病的醫(yī)藥中間體，其生產(chǎn)廢水色度高、有機(jī)污染物濃度高、難生物降解(BOD/COD 僅為0.15)。取一定量甲基多巴廢水，調(diào)節(jié)pH 為5~6，同時(shí)投加3 g/L H2O2、6g/LFeSO4·7H2O 反應(yīng)2 h，反應(yīng)后pH 調(diào)節(jié)至8，投加45 mg/L 的PAM，靜置2~4 h。經(jīng)過氧化混凝處理后，BOD/COD 至0.3 左右，CODCr 去除率為11.8 %~53.5 %。然后將處理后的廢水進(jìn)行A/O 工藝處理，終CODCr 去除率為82 %，色度去除率達(dá)95 %。伏廣龍等利用Fenton 試劑與PAM 協(xié)同處理檸檬酸廢水，發(fā)現(xiàn)：先投加Fenton 試劑氧化處理，再投加PAM絮凝沉淀，效果要過同時(shí)投加Fenton 試劑和PAM 好。第一次試驗(yàn)，取100 mL CODCr 為691.50 mg/L 檸檬酸廢水，調(diào)整pH 為3，同時(shí)投加體積比為2.40 mL/L 的H2O2 ，質(zhì)量濃度為0.6g/LFeSO4·7H2O，以及質(zhì)量濃度為0.06 g/L 的PAM，反應(yīng)50 min后測得CODCr 去除率為78 %。第二次試驗(yàn)，取100 mL CODCr 為691.50 mg/L 檸檬酸廢水，調(diào)整pH 為3，同時(shí)投加體積比為2.40mL/L 的H2O2 和質(zhì)量濃度為0.6 g/LFeSO4·7H2O，反應(yīng)50 min 后測得CODCr 去除率為65.4 %，此時(shí)調(diào)節(jié)溫度為35 ℃，pH 為2，再投加質(zhì)量濃度為0.06 g/L 的PAM，反應(yīng)30 min 后測得CODCr的去除率為92.70 %，達(dá)到高。
2 H2O2 與無機(jī)絮凝劑聯(lián)合氧化法
2.1 H2O2-粉煤灰氧化法
粉煤灰主要通過吸附作用去除廢水中的有害物質(zhì)，但在一定條件下也有絮凝沉淀作用，利用過氧化氫的氧化性及粉煤灰對過氧化氫的催化作用處理印染廢水，是以廢治廢，綜合治理的一條有效途徑。具體參見www.txjtylj.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
朱洪濤利用粉煤灰和過氧化氫聯(lián)合處理印染廢水，取原濃度60 mg·L-1 的印染廢水50 mL，同時(shí)加入過氧化氫600 mL·m-3，粉煤灰5 g，調(diào)整水樣pH 為3~11，處理時(shí)間為50 min 后，印染廢水脫色率達(dá)90 %，COD 去除率達(dá)70 %，是一良好的印染廢水預(yù)處理方法。宋鳳敏等人利用改性粉煤灰與過氧化氫(H2O2)聯(lián)合的方法對二次處理過的皂素生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理。原皂素廢水污染負(fù)荷高(COD 一般在10000~40000 mg/L)、酸度高(pH 為1.0~2.5)、鹽分高(廢水中氯離子、硫酸根離子大量存在)。首先將粉煤灰與鹽酸/硫酸(體積比為1∶3)的混合液混合在一起，常溫下攪拌，由此制得改性粉煤灰。取廢水100 mL，同時(shí)投入改性粉煤灰10 g/L，H2O2 4 mL/L，調(diào)節(jié)水樣pH 為6，反應(yīng)60 min 后，皂素生產(chǎn)廢水脫色率可達(dá)95.0 %，COD 去除率為48.2 %。翟永清等利用活化粉煤灰/H2O2 體系對酸性紅B 溶液進(jìn)行脫色處理，首先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 %的H2SO4 與原狀粉煤灰混合攪拌0.5 h，70℃水浴加熱1 h，過濾后烘干，由此對粉煤灰進(jìn)行了活化處理。取初始濃度為10 mg/L 的酸性紅B 染料廢水100 mL，同時(shí)加入粉煤灰5 g/L，過氧化氫1.5 mL/L，調(diào)節(jié)pH 為1～5，反應(yīng)時(shí)間120 min后，廢水的脫色率達(dá)97.5 %，溶液近無色。說明活化粉煤灰—過氧化氫法是處理染料廢水的一種有效方法。
2.2 H2O2-PAC 氧化法
采用聚合氯化鋁作為絮凝劑，過氧化氫作為氧化劑，選用混凝/氧化組合的方法，既克服單獨(dú)混凝處理加絮凝劑多，產(chǎn)生的污泥量多的缺點(diǎn)，也降低了成本。
丘貝等人做了化學(xué)預(yù)氧化對混凝效果影響試驗(yàn)。原水濁度為87.8NTU，TOC質(zhì)量濃度為2.7 mg/L，pH為7.0，堿度為78 mg/L，硬度為86 mg/L。取1 L水樣，首先在溫度為28 ℃，pH=7 時(shí)加入H2O2 量為0.8~1 mg/L 進(jìn)行預(yù)氧化，處理后濁度去除率可達(dá)80%，TOC 去除率可達(dá)30 %。然后投加PAC 量為20 mg/L 至預(yù)氧化過的溶液，靜置20 min 后，終廢水的濁度去除率達(dá)到了90 %以上，而TOC 去除率達(dá)到了50 %。陳壽兵等研究了DDNP 廢水處理的工藝條件。二硝基重氮酚(簡稱DDNP)是一種性能優(yōu)良的起爆藥，其生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)重氮廢水呈暗黃色，pH 為1.5~1.7，還有硝基化合物等。首先取重氮廢水加適量還原劑調(diào)節(jié)pH 為5~6，加入含量為0.2 %~0.5 %的PAC 量為3 g·L-1，CODCr 去除率為73 %~78 %。然后取預(yù)處理后的水樣澄清液，同時(shí)加入0.5~0.8g·L-1 的FeSO4 和30 %H2O2 量為5 mL·L-1，調(diào)節(jié)pH 為3.5，常溫下反應(yīng)24 h，終可以使廢水的CODCr 去除90 %以上，色度小于100。
2.3 H2O2-廉價(jià)吸附材料氧化法
利用一些廉價(jià)吸附劑均相催化H2O2 產(chǎn)生的自由基(·OH)作用于底物，經(jīng)過氧化降解或通過耦合作用形成分子量較大的聚合產(chǎn)物，可以改變有機(jī)污染物在廢水中的溶解性，從而達(dá)到降低廢水中有機(jī)物的目的。
魏光濤利用鐵交聯(lián)膨潤土-H2O2 催化氧化處理糖蜜酒精廢水。首先將0.2 mol/L 的硝酸鐵溶液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入Na2CO3 粉末，攪拌反應(yīng)20 h，陳化1 d。將上述交聯(lián)劑按Fe/土=2 mmol/g比例逐滴加入5 %鈉基膨潤土中，控溫反應(yīng)20 h，老化2 d。洗滌后烘干，由此制備出鐵交聯(lián)膨潤土。取100 mL 糖蜜酒精廢水，同時(shí)加入鐵交聯(lián)膨潤土110 g/L，過氧化氫75 mL/L，調(diào)整pH 為4.2～4.5，溫度為40 ℃，處理時(shí)間為5 h 后廢水的CODCr 由13210mg·L-1 降至2900 mg·L-1，去除率達(dá)到78 %。劉德啟利用木素-SiO2 凝膠制備出稀土催化劑，并用此催化劑聯(lián)合過氧化氫處理蒽醌廢水。首先在pH=3，木質(zhì)素和硅酸鈉的重量百分比為74.4、24.8的條件下，緩慢滴加重量百分比為0.8 的稀土溶液，加熱至60 ℃陳化30 min 后過濾并烘干，由此制得比表面為758.6 m2/g 的催化劑。取蒽醌廢水100 mL，同時(shí)投加在木素-SiO2 凝膠10.0 g/L，過氧化氫140 mg/L，調(diào)整pH 為3.5，反應(yīng)溫度為60 ℃，反應(yīng)時(shí)間60 min 后，蒽醌廢水中COD 去除率可達(dá)到90 %以上。沈文豪用氧化-吸附法處理高濃度有機(jī)廢水。該有機(jī)廢水來自羥基苯海因生產(chǎn)中排出的高濃度廢水，稀釋20 倍后呈紫色，COD=8000 mg/L左右，pH=1。首先取150 mL 稀釋后的廢水，加入400 g煤粉作吸附劑，反應(yīng)后COD 去除率達(dá)到32.1 %，廢水顏色呈淺橙色。然后取吸附處理過的濾液100 mL，同時(shí)加入1 mol/L 的FeSO4 3mL 和30 %的H2O2 1 mL，煤粉400 g，室溫下攪拌60 min 后，廢水的色度去除率達(dá)到100 %，COD 去除率達(dá)到了90 %。
2.4 H2O2-活性炭氧化法
活性炭(AC)能夠催化過氧化氫(H2O2)釋放強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，因此活性炭(AC)既是良好的吸附劑，也是良好的催化劑。章婷曦利用活性炭- H2O2 催化氧化降解氯氰芐生產(chǎn)廢水。
廢水pH 為6.5，色度為4096 倍，COD 為10240 mg/L。首先取廢水100 mL，調(diào)節(jié)pH 為3.5 左右，利用Fe+C 構(gòu)成原電池，按m(Fe)∶m(C)=10∶1 投入廢水中進(jìn)行內(nèi)電解。然后調(diào)節(jié)廢水pH 為2.5 左右，同時(shí)投加活性炭1 g，30 %的H2O2 為1.5 mL，攪拌后曝氣60min。終色度為4 倍，色度去除率達(dá)到了100 %，而COD 值降至486 mg/L，COD 去除率達(dá)到了95.2 %。潘碌亭研究了用活性炭和H2O2 處理化工有機(jī)廢水。該化工廢水中還有苯胺類和氯苯類難降解有機(jī)物，廢水pH 為4~5、COD 為5045~7102 mg/L、色度為150~170 倍。首先取400 mL 廢水，調(diào)節(jié)pH 為4，然后同時(shí)投入0.8 mL/L 的H2O2 與活性炭，其中m(活性炭)∶m(H2O2)應(yīng)為0.7，反應(yīng)120 min 后，廢水COD 去除率達(dá)70 %以上，色度去除率為80 %以上。
3 小結(jié)
隨著人們生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求也在提高，因此要求尋找一種高效的水處理工藝。絮凝劑的應(yīng)用對水處理有著很大的作用，而絮凝劑與過氧化氫的聯(lián)用則是一種很好的處理方法?？v觀以上研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：(1)廢水水質(zhì)復(fù)雜，種類較多，針對不同的廢水應(yīng)采取不同的方法。(2)一些工藝投資較大，處理成本較高，且可能存在二次污染，不適合于實(shí)際應(yīng)用中。鑒于以上問題，后期可考慮采用多種絮凝劑與過氧化氫聯(lián)合作用，應(yīng)用多種工藝綜合處理廢水，終達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。（廣東化工）
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