芬顿试剂法降解高浓度制药废水摘要：芬顿试剂具有非常高的氧化能力。本文以某制药厂车间废水为实验用水，调节废水pH值、H2O2 (30%)投加量、FeSO7H2O投加量和反应时间的不同，分析探讨了降解 高浓度制药废水的最加条件，试验表明，在最佳条件下芬顿试剂对此废水 CODcr 的处理效r 率可达到 65%。关键词：制药废水 芬顿试剂 CODcr 去除率r某制药厂主要生产降血压药物及制剂，生产废水量约为1000m3/d，水质成分复杂，污 染物浓度高，含有大量难降解物质。经分析调查决定对高浓度废水采取预处理措施，本研究 采用芬顿试剂法降解该废水取得了较为满意的结果，CODc的去除率可达65%。r1. 实验部分1.1 废水水质 某制药厂车间生产所产生的废水水质水量见下表：表 1 车间产生的废水水质水量色度pHCODcrBOD5/CODcr水量51.52000024000 mg/l0.271000m3/d1.2 试验仪器和试剂：85-2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)、PHS-25数显酸度计(中国杭州雷 磁分析仪器厂)、30%H2O2 (分析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂)、FeSO7H2O (上 海第二钢铁厂)、固体NaOH (国药集团化学试剂有限公司)、浓H2SO4 (分析纯，莱阳双双 化工有限公司)。1.3 反应机理：Fe2+H2O2 f Fe3+ +QH+OHP1) Fe3+H O Fe2+HOj+H +(2)2 2 2Fe2+ +OH fFe3+ +OH_ (3)Fe3+ HO2 fFe2+ +O2+H +(4)OH+ H2O2fH2 O+HO2 (5)OH+ 有机物分子 f 产物 (6) OH+OHf H2O2(7)Fenton试剂是由H2O2和Fe2+组成的混合体系。它通过催化分解H2O2产生QH氧化有 机物分子，特大分子有机物降解为小分子，或矿化为CO2和H2O等无机物。1.4 试验方法1.4.1不同pH值影响温度在10C的条件下，取200ml水样调至不同的pH值，先后加入0.8gFeSO47H2O、 8mlH2O2，搅拌反应2小时后，用定性滤纸过滤，分别测定其CODc值。2 2 r1.4.2 H2O2投加量影响温度在10C的条件下，取200ml水样调至pH值4,投加等量的FeSO47H2O0.8g, H2O2投加量不同，搅拌反应2小时后，用定性滤纸过滤，分别测定其CODc值。2 2 r1.4.3 FeSO47H2O投加量影响温度在10C的条件下，取200ml水样调至pH值4,分别投加不等量的FeSO47H2O, H2O2投加8ml,搅拌反应2小时后，用定性滤纸过滤，分别测定其CODc值。2 2 r1.4.4 反应时间影响温度在10C的条件下，取200ml水样调至pH值4,分别投加等量的FeSO7H2O 0.8g, H2O2投加8ml,搅拌，反应不同的时间后，用定性滤纸过滤，分别测定其CODc值。2 2 r2. 结果与讨论2.1 pH值不同对CODcr去除率的影响10C的条件下，FeSo7H2O投加0.8g，H2O2投加8ml/L，反应时间2小时，不同pH值对CODc”去除率的影响。PH一1.5234567COD去除率()5.117.227.6523120.77滤液 COD (mg/l)22776198721737611520165601930222320由图1可以看出，原水(pH=1.5)处理效果很差，随着pH值的升高，去除率也在不断 上升。这是因为 pH 值过低反应 Fe3+H2O2Fe2+HO2+H +(2)、Fe 3+ HO2 Fe2+O2+H + (4)受到抑制，Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+,造成反应Fe2+H2O2 Fe3+QH+OH(1)受到抑制，QH很难生成。当废水pH值为4时，对CODc”去除率达到最高值， 继续提高废水的pH值，CODc”去除率反而下降，这是因为pH值过高，Fe2+形成了氢 氧化物沉淀，也不利于Fe2+H2O2 Fe3+ +OH+OH- (1)的进行，另一方面，过高的 OH也不利于Fe2+H2O2 Fe3+OH+OH- (1)的进行。根据实验结果得知，芬顿试剂 在处理该废水的最佳pH值为4.0。2.2 H2O2投加量不同对COD去除率的影响10C的条件下，pH值取4, FeSO7H2O投加量为0.8g，反应2小时的条件下，投 加不同量的H2O2对CODc去除率的影响双氧水投加量(ml/L)2 一5102030COD去除率()1730606263滤液 COD (mg/l)19920168009600912088802_21 r11111图2不同H2O2投加量对废水CODc去除率的影响22r从图2中可以看出，反应开始CODc的去除效率是随着H2O2投加量增加而增加的。在投加r 2 2量小于10ml/L时，其递增幅度较大，这是因为随着H2O2投加量增加，有利于反应Fe2+H2O2 Fe3+OH+OH-(1)的进行，QH的浓度也随之相应提高，去除率也就大大增加。当继续 增大H2O2投加量时，过量的H2O2会与QH发生反应QH+H2O2fH2 O+HO2 (5)。造成QH 的含量逐渐减少，另外，在酸性溶液中，K2Cr2O4的氧化能力要高于H2O2,这会使一部分 H2O2被氧化，测定出的COD浓度也就相应偏高。从经济和去除效率的角度来看，H2O2投 加量宜选择 10ml/L2.3 FeSO7H2O投加量不同对COD去除率的影响10C的条件下,pH值4,H2O2投加2ml,反应2小时的条件下，投加不同量的FeSO7H2O对CODc去除率的影响FeSO47HQ 投加量(g/L)12345COD 去除率 (%)3048655853滤液 COD (mg/l)168001248084001008011280图3不同FeSO47H2O投加量对CODc去除率的影响42r从图3中可以看出，FeSO47H2O投加量由1g/L升至3g/L时，CODcr的去除率逐步提高， 最高达到65%。继续增加投加量，去除率有小幅降低，分析其原因是因为起初QH的含量会随着Fe2+浓度的增加而增加，有利于CODc的降低，但是当Fe2+浓度过高时Fe2+将会与生r成的QH发生反应，此时QH的浓度随着Fe2+浓度的增加而减小，所以去除率有所降低，因此我们采用的FeSO7H2O投加量为3g/L。2.4反应时间对对COD去除率的影响10C的条件下，pH值4, FeSO7H2O投加量为0.6g, H2O2的投加量为2ml的条件下，不同反应时间对 COD 去除率的影响反应时间(min)20406090120COD去除率(%)5061.265.365.165.5滤液 COD (mg/l)120009312832883768280图 4 不同反应时间对 CODcr 去除率的影响从图 4 中可以看出，随反应时间的增加去除率也在较小幅度的升高，但 1 小时后升幅明显减 慢，最终趋于稳定。故我们采用的反应时间为 1 小时。结论1) 在pH值为4, FeSO4投加量为3g/L，H2O2的投加量为10ml/L，反应时间为1小时的条 件下，芬顿试剂该厂高浓度制药废水的处理效率可以达到65%。2) 本研究所有试验均在10C左右进行，低于Fenton试剂反应的最加温度为25C40C, 但处理效果较好，适用于温度低于最佳温度的废水处理。3) 试验中加入H2O2后产生较多量沉淀，在实际应用中应考虑沉淀的去除。参考文献：1彭贤玉，杨春平等，Fenton混凝沉淀法处理焦化废水的研究环境科学与技术，20062 马承愚，彭英利编著.高浓度难降解有机废水的治理与控制 化学工业出版社， 20073. 程学文，栾金义等， p H 调节一 Fenton 试剂氧化法预处理间甲酚生产氧化废水 化工环保2005