芬頓試劑法降解高濃度制藥廢水

摘要：芬頓試劑具有非常高的氧化能力。本文以某制藥廠(chǎng)車(chē)間廢水為實(shí)驗用水，調節廢水pH值、H2O2（30%）投加量、FeSO4.7H2O投加量和反應時(shí)間的不同，分析探討了降解高濃度制藥廢水的最佳條件。試驗表明，在最佳條件下芬頓試劑對此廢水CODcr的處理效率可達到65%。

關(guān)鍵詞：制藥廢水　芬頓試劑　CODcr去除率

某制藥廠(chǎng)主要生產(chǎn)降血壓藥物及制劑，生產(chǎn)廢水量約為1000m3/d，水質(zhì)成分復雜，污染物濃度高，含有大量難降解物質(zhì)。經(jīng)分析調查決定對高濃度廢水采取預處理措施，本研究采用芬頓試劑法降解該廢水取得了較為滿(mǎn)意的結果，CODcr的去除率可達65%。

一、實(shí)驗部分

1、試驗儀器和試劑

85-2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂(lè )儀器有限公司）、PHS-25數顯酸度計（中國杭州雷磁分析儀器廠(chǎng)）、30%H2O2（分析純，萊陽(yáng)經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區精細化工廠(chǎng)）、FeSO4.7H2O（上海第二鋼鐵廠(chǎng)）、固體NaOH（國藥集團化學(xué)試劑有限公司）、濃H2SO4（分析純，萊陽(yáng)雙雙化工有限公司）。

2、反應機理

Fe2++H2O2→Fe3++.OH+OHˉ (1)
Fe3++H2O2→Fe2++HO2.+H+ (2)
Fe2++.OH →Fe3++OHˉ (3)
Fe3++ HO2 →Fe2+ +O2+H + (4)
.OH+ H2O2→H2O+HO2 . (5)
.OH+ 有機物分子 → 產(chǎn)物 (6)
.OH+.OH→ H2O2 (7)

Fenton試劑是由H2O2和Fe2+組成的混合體系。它通過(guò)催化分解H2O2產(chǎn)生.OH氧化有機物分子，特大分子有機物降解為小分子，或礦化為CO2和H2O等無(wú)機物。

3、試驗方法

(1) 不同pH值影響

溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調至不同的pH值，先后加入0.8gFeSO4.7H2O、8mlH2O2，攪拌反應2小時(shí)后，用定性濾紙過(guò)濾，分別測定其CODcr值。

(2) H2O2投加量影響

溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調至pH值4，投加等量的FeSO4.7H2O0.8g，H2O2投加量不同, 攪拌反應2小時(shí)后，用定性濾紙過(guò)濾，分別測定其CODcr值。

(3) FeSO4.7H2O投加量影響

溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調至pH值4，分別投加不等量的FeSO4.7H2O，H2O2投加8ml, 攪拌反應2小時(shí)后，用定性濾紙過(guò)濾，分別測定其CODcr值。

(4) 反應時(shí)間影響

溫度在10℃的條件下，取200ml水樣調至pH值4，分別投加等量的FeSO4.7H2O 0.8g，H2O2投加8ml, 攪拌，反應不同的時(shí)間后，用定性濾紙過(guò)濾，分別測定其CODcr值。

二、結果與討論

1、pH值不同對CODcr去除率的影響

10℃的條件下，FeSO4.7H2O投加0.8g，H2O2投加8ml/L，反應時(shí)間2小時(shí)見(jiàn)表2。不同pH值對CODcr去除率的影響。

由圖1可以看出，原水（pH=1.5）處理效果很差，隨著(zhù)pH值的升高，去除率也在不斷上升。這是因為pH值過(guò)低反應Fe3++H2O2→Fe2++HO2.+H+（2）、Fe3++HO2→Fe2+ +O2+H+（4）受到抑制，Fe3+不能順利地被還原為Fe2+，造成反應Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）受到抑制，.OH很難生成。當廢水pH值為4時(shí)，對CODcr去除率達到最高值，繼續提高廢水的pH值，CODcr去除率反而下降，這是因為pH值過(guò)高，Fe2+形成了氫氧化物沉淀，也不利于Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進(jìn)行，另一方面，過(guò)高的OHˉ也不利于Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進(jìn)行。根據實(shí)驗結果得知，芬頓試劑在處理該廢水的最佳pH值為4.0。

2 、H2O2投加量不同對COD去除率的影響

10℃的條件下，pH值取4，FeSO4.7H2O投加量為0.8g，反應2小時(shí)的條件下，見(jiàn)表3。投加不同量的H2O2 對CODcr去除率的影響

從圖2中可以看出，反應開(kāi)始CODcr的去除效率是隨著(zhù)H2O2投加量增加而增加的。在投加量小于10ml/L時(shí)，其遞增幅度較大，這是因為隨著(zhù)H2O2投加量增加，有利于反應Fe2++H2O2 →Fe3+ +.OH+OHˉ（1）的進(jìn)行，.OH的濃度也隨之相應提高，去除率也就大大增加。當繼續增大H2O2投加量時(shí)，過(guò)量的H2O2會(huì )與.OH發(fā)生反應.OH+ H2O2→H2 O+HO2 .（5）。造成.OH的含量逐漸減少，另外，在酸性溶液中，K2Cr2O4的氧化能力要高于H2O2，這會(huì )使一部分H2O2被氧化，測定出的COD濃度也就相應偏高。從經(jīng)濟和去除效率的角度來(lái)看，H2O2投加量宜選擇10ml/L。

3、FeSO4.7H2O投加量不同對COD去除率的影響

10℃的條件下，pH值4，H2O2投加2ml，反應2小時(shí)的條件下，見(jiàn)表4。投加不同量的FeSO4.7H2O對CODcr去除率的影響

從圖3中可以看出，FeSO4.7H2O投加量由1g/L升至3g/L時(shí)，CODcr的去除率逐步提高，最高達到65%。繼續增加投加量，去除率有小幅降低，分析其原因是因為起初.OH的含量會(huì )隨著(zhù)Fe2+濃度的增加而增加，有利于CODcr的降低，但是當Fe2+濃度過(guò)高時(shí)Fe2+將會(huì )與生成的.OH發(fā)生反應，此時(shí).OH的濃度隨著(zhù)Fe2+濃度的增加而減小，所以去除率有所降低，因此我們采用的FeSO4.7H2O投加量為3g/L。

4、反應時(shí)間對對COD去除率的影響

10℃的條件下，pH值4，FeSO4.7H2O投加量為0.6g，H2O2的投加量為2ml的條件下，見(jiàn)表5。不同反應時(shí)間對COD去除率的影響

從圖4中可以看出，隨反應時(shí)間的增加去除率也在較小幅度的升高，但1小時(shí)后升幅明顯減慢，最終趨于穩定。故我們采用的反應時(shí)間為1小時(shí)。

三、結論

1）在pH值為4，FeSO4投加量為3g/L，H2O2的投加量為10ml/L，反應時(shí)間為1小時(shí)的條件下，芬頓試劑該廠(chǎng)高濃度制藥廢水的處理效率可以達到65%。

2）本研究所有試驗均在10℃左右進(jìn)行，低于 Fenton試劑反應的最加溫度為 25℃～40℃，但處理效果較好，適用于溫度低于最佳溫度的廢水處理。

3）試驗中加入H2O2后產(chǎn)生較多量沉淀，在實(shí)際應用中應考慮沉淀的去除。來(lái)源：水工業(yè)市場(chǎng)雜志