Fenton法预处理高浓度焦化废水的影响因素与动力学研究
Fenton法预处理高浓度焦化废水的影响因素与动力学研究
作者：殷旭东 来源：当代化工 2016年4期
摘 要：采用Fenton预处理高浓度焦化废水，以COD和挥发酚为评价指标，通过正交和单因素实验研究了废水初始pH值、H2O2量、[Fe2+]/[H2O2]和反应时间对处理效果的影响，同时对反应过程的动力学进行了探讨。结果表明：同时降解COD和挥发酚的最佳控制条件是pH值为3、H2O2投加量为170 mL/L、Fe2+/H2O2摩尔比为1：80、反应时间为20 min，此时COD和挥发酚的去除率分别达到80%和95%以上；COD的降解反应符合一级动力学方程规律，相关系数R2=0.991 5，反应速率常数为0.446 9 min-1。
关 键 词：Fenton法；高浓度焦化废水；正交试验；动力学
高浓度焦化废水具有以下特点[1-3]：①有机物浓度高，可高达几万乃至几十万mg/L；②成分复杂，含大量难降解有机物、无机物、重金属等；③色度较高，有刺激性气味。高浓度焦化废水对环境有着很强的毒害和危害性，降低此种废水对环境的危害具有重要意义。因为该废水各种污染物指标浓度较高，必须对其进行预处理到一定程度后，才可进入到生化阶段。
目前，国内外对高浓度焦化废水预处理的方法主要有[4-7]：物理法、化学法、物理化学法。Fenton试剂法属于物理化学法中的一种，该方法利用Fe2+和H2O2反应生成·OH自由基，利用其氧化性来处理难降解有机污染物，氧化速率快，被广泛的应用于各种高浓度废水处理[8]。
本研究拟采用Fenton法处理广东省某化工厂排放的高浓度焦化废水，通过正交和单因素实验研究废水初始pH值、H2O2量、[Fe2+]/[H2O2]和反应时间对处理效果的影响，并分析其反应过程的COD降解动力学，为高浓度焦化废水的预处理技术提供一定的参考和指导。
结 论
（1）正交实验结果表明：决定COD去除率高低的影响因素优先顺序为H2O2投加量、初始pH值、Fe2+/H2O2摩尔比、反应时间；决定挥发酚去除率高低的影响因素优先顺序为初始pH值、H2O2投加量、Fe2+/H2O2摩尔比、反应时间。同时降解COD和挥发酚的最佳控制条件是pH值为3、H2O2投加量为170 mL/L、Fe2+/H2O2摩尔比为1：80、反应时间为20 min。
（2）在各单因素最佳控制条件下稳定运行的实验表明：COD去除率在78%～82%之间，挥发酚的去除率均在95%以上。
（3）COD的降解反应符合一级动力学方程，线性方程为-ln（Ct/C0）=0.4469t-0.384 5，相关系数R2=0.991 5，反应速率常数为0.446 9 min-1。
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