芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

关键词：

芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究（精选4篇）

篇1：芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

摘要：采用芬顿试剂对生活污水进行预氧化处理,通过测定COD、BOD5变化来比较氧化效果.在单因素实验的基础上,采用正交实验研究.芬顿试剂的最佳氧化工艺是:FeSO4・7H2O 物质的量为3 mmol, pH值为3,n(H2O2 )∶ n( Fe2+)为3∶ 1;反应时间为120 min.处理后的废水的.可生化性、COD去除率大大提高,为进一步的生化处理创造了良好的条件;研究了几种无机离子对芬顿试剂氧化的促进或抑制作用.研究表明,Fe3+具有一定的促进作用,而Cu2+ 、Cl- 有一定的抑制作用,H2PO4-有较强的抑制作用.作 者：苏荣军 SU Rong-jun 作者单位：哈尔滨商业大学,化学中心,哈尔滨,150076期 刊：哈尔滨商业大学学报(自然科学版) ISTIC Journal：JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF COMMERCE(NATURAL SCIENCES EDITION)年，卷(期)：,24(2)分类号：X703关键词：预处理 高级氧化 生活污水 无机离子 芬顿试剂

篇2：芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

目的 研究Fe3+、H2PO4-、CO23-、HCO3-、SO24-及NO3-对Fenton试剂处理苯酚废水效果的影响.方法 保持Fenton体系的基本反应条件不变,而向体系中投加无机离子溶液,考察外加无机离子浓度的变化对Fenton试剂处理苯酚废水效果的影响.结果 适当浓度的Fe3+能够与Fe2+协同作用,增强Fenton试剂的催化氧化能力,而当Fe3+浓度过高时,反而起到抑制作用.H2PO4-和碳酸根对Fenton试剂的催化氧化性能有不同程度的抑制作用;SO24-、NO3-的存在对Fenton试剂的.催化氧化性能无明显影响.结论 无机离子对Fenton试剂处理苯酚废水效果的影响不尽相同,若实际废水中含有抑制Fenton反应的无机离子,应视其在废水中的浓度所能达到的抑制程度决定是否在Fenton处理前对其采取适当的屏蔽措施,以保证废水处理效果.

作 者：李亚峰 朱爱霞 庞晶晶 王春敏 LI Ya-feng ZHU Ai-xia PANG Jing-jing WANG Chun-min 作者单位：李亚峰,朱爱霞,庞晶晶,LI Ya-feng,ZHU Ai-xia,PANG Jing-jing(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁,沈阳,110168)

王春敏,WANG Chun-min(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁,沈阳,110168;唐山学院土木系,河北,唐山,063000)

篇3：芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

1 实验部分

1.1 原材料

FeSO4·7H2O, Fe2 (SO4) 3 , H2O2以及磷酸二氢钾、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠等均为市售品。

废水取自中国石油兰州石化公司丁苯橡胶装置的排水, 水样为无色, 有刺激性气味, 化学需氧量 (CODCr) 为1000～2000mg/L, pH 值为3～9。

1.2 实验方法

取1000mL废水于烧杯中, 首先加入一定量的无机离子, 在酸度计上用H2SO4或NaOH调节pH值, 当初始废水pH值为3.00±0.15时, 置于恒温搅拌机上搅拌, 再向溶液中加入硫酸亚铁, 待温度达到50℃后, 按Fe2+与H2O2体积比为9/8一次性加入H2O2, 同时开始计时, 反应30min 后取出, 过滤后测其CODCr。

1.3 测定方法

按GB 1616—1979中的重铬酸钾法测定试样的CODCr。在美国Hanna公司生产的211型酸度计上, 测定试样的pH值。

2 结果与讨论

2.1 Fe3+对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响

根据Fenton试剂的作用机理, Fe2+在催化H2O2分解产生OH·方面起着重要作用。催化过程中产生的Fe3+会被还原为Fe2+而循环利用, 以使反应能够持续进行。可见, Fe3+作为反应的中间产物对Fenton试剂催化氧化性能的影响也是相当重要的。因此, 若在Fenton试剂中另外添加Fe3+, 会对体系的催化氧化性能产生一定的影响, 而实际丁苯橡胶废水中往往含有一定量的Fe3+。为此, 实验在保持Fenton体系基本反应条件不变的前提下, 向系统中加入质量分数为10%的Fe2 (SO4) 3溶液, 考察了外加Fe3+对Fenton试剂处理废水的影响 (见图1) 。

(废水初始质量浓度为1408.70mg/L)

由图1可知, 随着外加Fe3+质量浓度的提高, CODCr去除率逐渐升高, 当外加Fe3+为0.9g/L时, CODCr去除率为57.72%, 比采用Fenton试剂的去除率 (53.97%) 高出了3.75个百分点;随后再提高Fe3+质量浓度, CODCr去除率迅速下降, 说明Fe3+质量浓度较高时反而会抑制Fenton试剂对废水中有机物的降解。这一现象可从Fenton体系中涉及到的以下几个反应得到解释[2]。

链开始:

undefined- 。 (1)

链传递:

·undefined- , (2)

undefined2·+H+ , (3)

undefined。 (4)

上述反应过程说明, 在链开始时产生了OH·, 而其他自由基和反应中间体构成了链的节点, 各种自由基之间或自由基与其他物质的相互作用使自由基被消耗, 反应链终止。当外加Fe3+的质量浓度较低时, 会加快式 (1) 和式 (2) 的反应, 从而提高整个Fenton体系的反应速度;而当外加Fe3+质量浓度偏高时, 虽然可以促进式 (3) 和式 (4) 的反应, 但此时Fe3+对于式 (1) (直接决定着·OH的产生量) 和式 (2) 起阻碍作用, 抑制Fenton试剂的氧化反应, 使其催化效果降低。

利用Fe3+同样可以使H2O2催化分解产生OH·, 达到降解有机物的目的[3]。由图2可知, Fe3+/H2O2与Fe2+/H2O2去除废水CODCr的效果相当。根据反应机理可知, Fe2+作为催化剂时直接与H2O2反应生成·OH, 而Fe3+作催化剂时是先发生还原反应生成Fe2+之后再与H2O2反应生成·OH, 且Fe2+直接催化H2O2的反应速率常数要大于Fe3+被还原时的反应速率常数[4]。但是, Fe3+在pH 值大于2时, 还可能存在以下反应:

undefined, (5)

[Feundefined, (6)

[Feundefined2·+OH- 。 (7)

1—Fe2+/H2O2;2—Fe3+/H2O2 (废水初始质量浓度为1208.84mg/L)

可见, Fe3+ 代替Fe2+与H2O2 反应过程中CODCr的去除率除了通过产生的OH·作用外, 还存在其他的降解方式。

因此, 在实际废水Fenton处理中, 应根据废水中Fe3+质量浓度采取不同的预处理措施:若废水中不含Fe3+或浓度极低, 可适当提高Fe3+浓度以增强处理效果;若废水中Fe3+浓度过高, 只需向废水中加入Fe3+代替Fe2+与H2O2组成Fenton试剂, 而不需要加入Fe2+也能达到预期的处理效果, 从而降低成本。

2.2 H2PO-4对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响

实验中保持Fenton体系的基本反应条件不变, 向体系中加入质量分数为10%的KH2PO4溶液, 考察了H2PO-4对Fenton试剂处理丁苯橡胶废水效果的影响 (见图3) 。

(废水初始质量浓度为1216.07mg/L)

由图3可知, H2PO-4对Fenton试剂的抑制作用很明显, 当废水中H2PO-4质量浓度为0.4g/L时, CODCr去除率下降至28.32%, 且随着H2PO-4质量浓度不断提高, CODCr去除率持续下降;在H2PO-4质量浓度为1.0g/L时, CODCr去除率仅为7.69%;若再继续提高H2PO-4质量浓度, CODCr去除率趋于平稳。这是由于H2PO-4与Fe2+尤其是与Fe3+的强烈络合作用[5], 使Fe2+失去了催化能力。在实际废水处理中, 为避免H2PO-4对Fenton试剂的抑制作用, 可以预先在废水中加入适量掩蔽剂Fe3+, 使H2PO-4与Fe3+ 形成稳定的FeH2POundefined络离子, 以消除H2PO-4对Fenton试剂的抑制作用。

2.3 Cl-对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响

由图4可知, 当废水中加入质量分数为10%的氯化钠溶液时, 随Cl-质量浓度的提高, CODCr去除率不断下降, 当Cl-质量浓度为2.2g/L时, 比采用Fenton试剂处理下降约4个百分点, 表明在Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水的体系中, Cl-对CODCr去除率的影响不是很明显。这是由于在处理过程中存在络合反应、清除自由基反应等。首先是Cl-与Fe3+的络合反应, 形成具有不同稳定性的络离子, 后者无法有效地与H2O2反应, 所以阻碍了·OH的生成。另外, 溶液中的Cl-对·OH具有清除作用[5], 所以降低了有机物与·OH结合的机会, 从而抑制了Fenton试剂的催化作用。因此, 当废水中存在大量的Cl-时, 应先加入Fe3+来消除Cl-对CODCr去除率的影响。

(废水初始浓度质量浓度为1 318.75 mg/L)

2.4 COundefined对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响

由图5可知, 在废水中加入质量分数为10%的碳酸钠溶液时, 在反应进行的前7min, COundefined对Fenton试剂有促进作用, 随后COundefined对Fenton试剂催化氧化能力有一定的抑制作用, 这是由于COundefined与有机物争夺·OH造成的 (COundefined与·OH可以发生反应[6]) 。当废水pH值为3时, COundefined主要以H2CO3的形式存在, COundefined的质量浓度很低, 因此对Fenton试剂的影响并不严重。故在废水处理过程中, 为避免碳酸盐对Fenton试剂的抑制作用, 应用Ca2+ 对水中的COundefined进行沉淀预处理, 然后再用Fenton试剂进行氧化处理。

1—Fenton试剂;2—COundefined/Fenton试剂 (废水初始质量浓度为1185.19mg/L, COundefined质量浓度为1.0g/L)

2.5 SOundefined及NO-3对Fenton试剂氧化丁苯橡胶废水反应效果的影响

由图6可知, 当废水中分别加入质量分数为10%的硫酸钠和硝酸钠溶液时, 随着SOundefined及NO-3质量浓度的增加, CODCr去除率无明显变化, 说明SOundefined及NO-3的存在, 对Fenton试剂氧化没有明显的影响, 这是由于SOundefined及NO-3 既不能与Fe2+或Fe3+形成稳定的配合物, 也不能与·OH反应, 因此这些离子的存在不会对Fenton试剂的催化氧化能力造成影响。

(废水初始浓度为1205.71mg/L)

3 结论

a.Fe3+ 代替Fe2+能使H2O2催化分解产生OH·, 达到降解有机物的目的, 并且加入适量的Fe3+能够与Fe2+/H2O2 起到协同作用, 增强Fenton试剂的催化氧化能力, 达到增强处理效果、减少消耗的目的。

b.H2PO-4, Cl-, COundefined对Fenton试剂的催化氧化能力有不同程度的抑制作用。在实际处理废水过程中, 应视其浓度的高低来确定是 否 采 取相应的屏蔽措施, 以保证Fenton试剂处理废水的效果。

c.SOundefined, NO-3的存在不会影响Fenton试剂的催化氧化能力。

摘要：采用Fenton试剂法对化学需氧量 (CODCr) 为1 0002 000 mg/L, pH值为39的丁苯橡胶废水进行处理。在Fe2+/H2O2 (体积比) 为9/8, 初始废水pH值为3.00±0.15, 反应温度为50℃, 反应时间为30 min的条件下, 研究了Fe3+, H2PO4-, Cl-, CO32-, SO42-, NO3-对废水CODCr去除率的影响。结果表明, 在Fenton反应过程中, 适当浓度的Fe3+能够与Fe2+协同作用, 增强Fenton试剂的催化氧化能力, 而当Fe3+浓度过高时, 反而会起到抑制作用;H2PO4-, Cl-, CO23-对Fenton试剂的催化氧化能力有不同程度的抑制作用;SO42-, NO3-的存在对Fenton试剂的催化氧化性能无明显影响。

关键词：丁苯橡胶废水,Fenton试剂,无机离子

参考文献

[1]李淑花, 张媛, 赵瑛, 等.Fenton法处理拉开粉废水的实验研究[J].石化技术与应用, 2008, 28 (1) :70-72.

[2]陈传好, 谢波, 任源, 等.Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机制[J].环境科学, 2000, 21 (5) :93-96.

[3]Chamarro E, Marco A, Esplugas S.Use of reagent to improve or-ganic chemical biodegradability[J].Water Res, 2001, 35 (4) :1047-1051.

[4]张平凡, 王一平, 郭翠梨, 等.H2O2-Fe2+氧化法处理对氨基酚工业废水的研究[J].化学工业与工程, 1999, 16 (6) :330-334.

[5]Lu Mingchun, Chen Jongnan, Chang Cheuping.Effect of inorgan-ic ions on the oxidation of dichlorvos insecticide with Fenton’re-agent[J].Chemosphere, 1997, 35 (10) :2285-2293.

篇4：芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究

【关键词】厌氧氨氧化工艺；低氨氮污水；影响因素

1、引言

处理污水是我国目前环境保护以及城市建设的一项重要工作。目前，我国城市污水处理厂存在着碳源不足、有机物偏低等情况，使得获取的脱氮效率不能够得到保证。而根据此种情况，人们逐渐开发了许多更为高效、新型的脱氮工艺。其中，厌氧氨氧化是其中最为经济、最为有效的一种脱氮途径，在我国目前得到了较大范围的应用。而为了能够使这种方式能够获得更好的污水处理效果，就需要我们对其处理效果的影响因素进行更为深入的研究。

2、影响因素的研究

在本试验中，我们使用的是下向流生物膜滤池，其高度为2m，内径为7cm，并使用高度为1.6m的页岩颗粒作为其填料。之后，我们将该城市中某污水处理厂的二沉池出水作为我们的试验原水，在此基础上以不同的方式对其进行试验。

2.1底物影响

在厌氧氨氧化反应中，其是以亚硝酸盐氮以及氨氮作为反应基质。根据以往经验我们可以了解到，当这两种材料自身浓度达到一定程度时，其就会对厌氧氨氧化的过程产生一个抑制的作用。当然，这个研究结果是仅对于高氨氮污水处理的，在此基础上，为了能够对同等情况下低氨氮污水的处理效果进行试验，我们在保证进水氨氮不变的情况下陆续向水中投入一定量的亚硝酸盐，并观察投入之后的结果。

经过一定的观察，我们可以发现当进水NO2--N浓度升高时，其对于污水中氨氮元素的去除速率也随之增大，而当NO2--N值处于118mg/L时，其对于水中氨氮的去除效率则会达到最高，并且会在继续加入NO2--N后出现了去除速率下降的情况。由此可知，当污水中NO2--N浓度较低时，我们通过NO2--N浓度增加的方式能够有效的促进我们的厌氧氨氧化过程，而当NO2--N浓度过高时，则会对厌氧氨氧化过程产生一定的抑制作用。

2.2碳的影响

我们使用厌氧氨氧化技术的最主要原因，就是能够在无需消耗大量碳源的情况下完成消除氮的目的。但是在我们实际对城市污水进行处理的过程中，还是不能够完全脱离碳的存在。在这种情况下，就需要我们能够对污水中有机碳以及无机碳这两种方式对于厌氧氨氧化反应所能够产生的影响进行把握，并以此来帮助我们更好的提升处理效率。

2.2.1无机碳影响

通过我们向池中污水无机碳的投入，我们可以发现当进水无机碳浓度逐渐提升时，系统对于氨氮的去除速度也会随之提升，并且会到达一个处理的最高值；而当我们继续向水中加大无机碳浓度时，对于氨氮的去除速率则会呈现出一个下降的趋势。通过此点，我们则可以了解到在我们向水中适当的增加无机碳浓度时，能够较好的促进污水中厌氧氨氧化菌的生长，并在这个过程中使其同其它厌氧氨氧化菌的竞争基质能力得到了增强，并最终出现了去除速率逐渐下降的情况。即一定含量的无机碳能够帮助我们获得更好的氨氮去除效率，但是过高浓度却会对污水中厌氧氨氧化菌的生长产生一定的不利影响。

2.2.2有机碳影响

对于有机碳来说，我们在保持进水氨氮浓度保持恒定的情况下将其中加入无机碳。当无机碳浓度升高的同时，整个系统对于氨氮的去除效率反而会随之下降。这种情况的存在则表明，污水中有机物浓度也会对我们的厌氧氨氧化反应产生较大的影响，这是因为厌氧氨氧化菌本身就属于一种化能自养的专性厌氧菌，当其中存在一定浓度的有机物时，那么就会使系统中异养菌增殖速度远远超过厌氧氨氧化菌，并因此对厌氧氨氧化菌的活性产生了一定的抑制作用，并使其所具有的脱氨效率也随之降低，另一方面，这种异养菌的存在也会同无水肿的厌氧氨氧化菌同时竞争NO2--N，而这也会对污水处理效果产生较大的负面影响。

2.3温度影响

在大部分化学反应中，温度都是对微生物、细菌代谢以及生长情况具有影响的一项重要条件，而在厌氧氨氧化工艺中，随着我们对其温度的提升则可以看到其对于氨氮的去除效率也得到了提升，且随着污水温度的变化，厌氧氨氧化池中所具有的容积负荷率也会产生一定的变化：当污水温度提升时，其所具有的容积负荷率也会随之提升。从这一系列效果中我们则可以了解到，厌氧氨氧化反应对于温度具有非常敏感的特点，且当温度较高时更利于反应的进行，对于污水的处理效果也就更好。

2.4pH影响

pH对于厌氧氨氧化反应所具有的影响也是我们需要重点考虑的一部分。而在具体应用中，其对于我们污水处理所具有的影响主要表现对基质以及细菌的影响上，且污水中亚硝酸盐以及氨氮的分配情况也会对处理效果產生一定的影响。而为了能够更好的研究厌氧氨氧化过程中pH的变化情况，我们对系统滤池pH值进行了一系列的检测。

检测发现，随着系统中厌氧氨氧化反应的进行，系统中pH的沿程也随之增加，并当厌氧氨氧化反应结束之后系统中的pH变化情况则趋于平稳。从这里我们则可以了解到，虽然系统中厌氧氨氧化菌所具有的异化作用不会对整个系统的pH值产生影响，但其中所存在的自养生物却会根据固定二氧化碳的应用使周围环境变为一种碱性的形态。正是基于此点，在我们实际开展厌氧氨氧化过程时，也需要能够对其中pH值进行良好的控制，以保证反应的更好运行。

3、结束语

在上文中，我们对于厌氧氨氧化工艺处理低氨氮污水的影响因素进行了一定的分析与研究，而在实际处理的过程中，也需要我们能够对各类因素的最优效果进行控制，以保证反应的高效运行。

参考文献

[1]唐崇俭，郑平，汪彩华，张吉强，陈建伟，丁爽.高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性[J].化工学报，2010（03）：101-102.

[2]陈建伟，郑平，唐崇俭，余燚.低pH对高负荷厌氧氨氧化反应器性能的影响[J].高校化学工程学报，2010（02）：320-324.