Fenton法處理丁苯橡膠廢水

北極星環保網訊:近年來，我國橡膠製品業發展迅速，各種橡膠製品產量都有大幅度增長，使得丁苯橡膠的生產量不斷增加。丁苯橡膠生產過程中產生的廢水量很大，其主要成分是丁二烯和苯乙烯、苯乙酮等苯環類物質。丁苯橡膠廢水具有pH波動範圍大、氨氮和磷的含量高、COD難生物降解等特點，是當前石化行業難處理的生產廢水之一。某石化公司採用物化+生化+絮凝過濾+活性炭組合工藝處理丁苯橡膠廢水，結果發現不僅COD、磷等主要有機汙染物濃度超出《汙水綜合排放標準》(GB8978—1996)的一級排放標準，而且處理費用較高。

Fenton試劑主要是由Fe2+和H2O2組成。Fenton試劑反應體系複雜，關鍵是H2O2在Fe2+催化下生成的?OH自由基，其氧化能力僅次於氟，高達2.8V，可以氧化水中大部分有機物。同時Fe2+作為催化劑，最終可被氧化為Fe3+，Fe3+同樣可以使H2O2催化分解產生?OH自由基，也可達到降解有機物的目的。同時在一定pH下，可有Fe(OH)3膠體出現，起到一定的絮凝作用。汙水處理領域Fenton試劑主要用於對難降解COD的去除，但在Fenton反應過程中Fe2+會被氧化成Fe3+，部分Fe2+和Fe3+會與水樣中的磷酸鹽反應形成沉澱。筆者主要採用Fenton工藝對丁苯橡膠廢水的生化出水進行後續處理，對水中的COD和總磷進一步去除，使最終出水達到《汙水綜合排放標準》(GB8978—1996)的一級排放標準。

1實驗部分

1.1實驗水樣

水樣來自於某石化公司的丁苯橡膠廢水，處理廢水的工藝流程：進水→厭氧池→好氧池→Fenton工藝→出水。Fenton實驗用水為好氧池的出水，主要水質為：pH6~7，COD160~180mg/L，總磷30~40mg/L。

1.2研究方法

在反應器中加入200mL的好氧池出水，用濃硫酸將其pH分別調節至3~9，再將n(H2O2)∶n(Fe2+)分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1的Fenton試劑加入到反應器中，用攪拌器進行攪拌，攪拌時間為30～110min，待沉澱完全後取部分上清液測定水樣中COD和磷的質量濃度。然後加入NaOH溶液調回pH到7。待沉澱完全後，再取上清液測定水樣中COD和磷的質量濃度。

1.3分析方法

測定項目包括COD、總磷、SS等，均採用國家規定的標準分析方法進行測定：COD測定用重鉻酸鉀法，總磷用鉬銻抗分光光度法，SS測定用重量法等。

2實驗結果與分析

2.1初始pH對磷去除效果的影響

當H2O2投加量為0.6mL，n(H2O2)∶n(Fe2+)為1∶1，反應時間為110min時，考察初始pH對COD和磷去除率的影響，結果如圖1所示。

由圖1可見，加入NaOH溶液之前，COD去除率先增大後減小，當pH為7時達到最高，為69%;磷的去除率隨著pH的升高而增大，當pH為9時達到最高，為66%。加入NaOH溶液後COD、磷的去除率均有了進一步的提升，COD去除率在pH為7時可達到81%;磷去除率在pH為6之後均為100%。此時，出水澄清透明，無明顯懸浮物，SS未檢出。

查閱文獻Fenton的最適反應pH為3～5。但在實驗中，經幾次驗證，Fenton反應的最適初始pH均為7。分析原因可能是在反應開始時，水樣中含有部分難降解的有機物，H2O2和FeSO4在初始反應時產生的?OH自由基會對汙水中的部分有機物進行氧化分解使其產生有機酸等小分子有機物，使溶液的pH下降。在初始pH分別為3、4、5時，溶液的酸性在反應過程中會逐步增強，H+濃度過高會使催化反應受阻進而使去除率降低。而在初始pH分別為8、9時，因溶液呈鹼性，會抑制H2O2和FeSO4的反應，抑制?OH自由基的產生，影響Fenton試劑的去除效果。在初始pH分別為6、7時，溶液的pH會隨著反應的進行而降低，進一步促進H2O2和FeSO4的反應效率。

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