Fenton试剂氧化法处理染料结晶废母液王密灵谭福环保

青州谭福环保设备有限公司
2016-04-01
	[摘要]采用Fenton试剂氧化法处理分散橙、分散紫和分散蓝3种染料结晶废母液。研究了H2O2加入量、n(H2O2):n(Fe2+)和废母液pH对COD去除率或TOC去除率的影响。对TOC去除反应分段进行了动力学方程拟合,并探讨了反应机理。实验得到的分散橙、分散紫和分散蓝的废母液处理工艺条件:H2O2加入量分别为264.4,352.9,441.2mmol/L;n(H2O2):n(Fe2+)分别为20,10,20;废母液pH=3。3种废母液在0~20min和20~120min两个阶段的反应与二级动力学拟合方程的相关性较好。3种废母液经Fenton试剂氧化处理后,部分**物降解为小分子**酸,部分**物完全矿化。


	[关键词]芬顿试剂;氧化;染料;分散橙;分散紫;分散蓝;结晶母液;废水处理；


	青州谭福环保设备有限公司


	染料生产所用原料大部分为芳烃化合物和杂环化合物。染料废水成分复杂,常含有酸、碱、无机盐、染料及其中间体等,COD高,色度大,生物降解性较差。高级氧化法可利用·OH对废水中的**物进行氧化降解,包括臭氧氧化法、Fenton试剂氧化法、光催化氧化法、超声波降解法等。Fenton试剂氧化法具有反应条件温和、设备简单、*高温高压、反应速率快等优点,已被广泛用于染料废水的处理。


	本工作采用Fenton试剂氧化法处理分散橙、分散紫和分散蓝3种染料结晶废母液,研究了各工艺条件对废母液处理效果的影响,对TOC去除反应分段进行了动力学方程拟合,并探讨了反应机理。


	1、实验部分


	1.1、废母液的来源和水质


	废母液取自浙江某染料公司的结晶工序。分散橙结晶废母液:COD为5030mg/L,TOC为1265mg/L,色度为3800倍,ρ(硫酸盐)为126g/L;分散紫结晶废母液:COD为8142mg/L,TOC为1891mg/L,色度为10038倍，ρ(硫酸盐)为77g/L;分散蓝结晶废母液:COD为11260mg/L,TOC为2408mg/L,色度为15000倍,ρ(硫酸盐)为80g/L.


	1.2、试剂盒仪器


	FeS04·7H2O,NaOH,H2O2(质量分数为30%):分析纯。


	HO4―1A型磁力搅拌器:上海梅颖仪器仪表制造有限公司;TOC―V型TOC测量仪:岛津公


	司;ICS一90型离子色谱仪:DIONEX公司。


	1.3、实验方法


	取100mL废母液置于烧杯中,用NaOH溶液调节废母液pH,加入一定量的FeS04·7H2O,搅拌均匀后,加入一定量的H2O2溶液,继续搅拌反应一段时间后,停止反应,将反应液用0.45um微滤膜过滤,测定滤液的COD和TOC。分别计算COD去除率和TOC去除率。


	将3种废母液的COD均调为1000mg/L,在H2O2加人量为196.4mmol/L，n(H2O2):n(Fe2+)


	为20、废母液pH=3、反应时间为2h的条件下,进行Fenton试剂氧化反应,测定反应前后3种废母液中主要离子的质量浓度。


	1.4、分析方法


	采用重铬酸钾法测定COD；采用离子色谱仪测定废母液中各种离子的质量浓度;采用TOC测量仪测定TOC。


	2、结果与讨论


	2.1、H2O2加入量对COD去除率的影响


	在废母液pH=2、n(H2O2):n(Fe2+)=15、反应时间为2h的条件下,H2O2加入量对COD去除率的影响见图1。由图1可见:随H2O2加入量的增加,3种废母液的COD去除率均先增大;当分散橙和分散紫结晶废母液的加入量分别大于264.4,352.9mmol/L时,继续增加H2O2加入量,COD去除率增加幅度不大,且分散紫结晶废母液的COD去除率还出现下降趋势。考虑到分散蓝结晶废母液中COD很高,所以增大了H2O2加人量,选择441.2mmol/L。因此,本实验处理分散橙、分散紫和分散蓝3种结晶废母液时分别选择H2O2加入量为264.4, 352.9, 441.2mmol/L。


	


	 


	 


	2.2、n(H2O2):n(Fe2+)对COD去除率的影响


	在废母液pH=2、处理分散橙、分散紫和分散蓝3种废母液的H2O2加入量分别为264.4,352.9,441.2mmol/L、反应时间为2h的条件下,n(H2O2):n(Fe2+)对COD去除率的影响见图2。由图2可见:处理分散橙结晶废母液,当n(H2O2):n(Fe2+)=20时,COD去除率较高,为79.2%;处理分散紫结晶废母液,当n(H2O2):n(Fe2+)=10时,COD去除率较高,为70.0%.处理分散蓝结晶废母液,当,n(H2O2):n(Fe2+)=20时,COD去除率较高,为78.3%。故本实验处理分散橙、分散紫和分散蓝结晶废母液时分别选择n(H2O2):n(Fe2+)为20,10，20。


	


	 


	 


	2.3、废母液pH值对COD去除率的影响


	在处理分散橙、分散紫和分散蓝结晶废母液时H2O2加入量分别为264.4,


	352.9, 441.2mmol/L、n(H2O2):n(Fe2+)分别为20,10,20、反应时间为2h的条件下,废母液pH对TOC去除率的影响见图3。由图3可见:当废母液pH=3时,3种废母液的TOC去除率均较高,分别为43.1%,27.3%,39.5%;当废母液pH=1时,3种废母液的TOC去除率较低。故本实验选择废母液pH=3。


	



	2.4、TOC去除率与反应时间的关系


	在处理分散橙、分散紫和分散蓝结晶废母液时H2O2加入量分别为264.4,352.9,441.2mmol/L,n(H2O2):n(Fe2+)分别为20,10,20、废母液pH=3的条件下,TOC去除率与反应时间的关系见图4。


	 


	 


	


	根据图4中TOC去除率随反应时间的变化趋势,将Fenton试剂氧化反应处理废母液的过程分为0~20min和20~120min两个阶段,对反应过程中的TOC去除率与反应时间的关系分别进行零级、一级和二级动力学方程拟合,结果见表l。由表1可见,分散橙、分散紫和分散蓝3种结晶废母液在0~20min和20~120min两个阶段的反应与二级动力学拟合方程的相关性较好。


	 


	 


	2.5、反应机理


	Fenton试剂氧化反应前后3种废母液中主要离子的质量浓度见表2。由表2可见:反应后分散橙结晶废母液中新增加了0.0740mg/L的草酸根离子,Cl一质量浓度基本不变,NO3一质量浓度增加了0.0176mg/L;分散紫结晶废母液中新增加了0.0240mg/L的乙酸根离子、0.0490mg/L的草酸根离子和0.0140mg/L的NO3一,Cl一质量浓度增加了0.0037mg/L;分散蓝结晶废母液中新增加了0.0148mg/L的乙酸根离子、0.0471mg/L的草酸根离子和0.0164mg/L的NO3一,Cl一质量浓度基本不变,Br-质量浓度增加了0.0027mg/L。实验结果表明,3种废母液经Fenton试剂氧化处理后,部分**物降解为小分子**酸,部分**物完全矿化。


	 


	


	3、结论


	a)、处理分散橙、分散紫和分散蓝废母液时适宜的工艺条件:H20:加入量分别为264.4, 352.9, 441.2mmol/L;n(H2O2):n(Fe2+)分别为20,10,20;废母液pH=3。在上述工艺条件下,当反应2h时,COD去除率分别为79.2%,70.0%,78.3%;TOC去除率均分别为43.1%,27.3%,39.5%


	b)3种废母液在0~20min和20~120rain两个阶段的反应与二级动力学拟合方程的相关性较好。


	c)3种废母液经Fenton试剂氧化处理后,部分**物降解为小分子**酸,部分**物完全矿化。
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