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Fenton試劑法處理苯酚廢水的研究

文檔作者：班福忱李承斌2 程琳劉英杰王佩麗3 文檔來(lái)源： 1．沈陽(yáng)建筑大學(xué)環(huán)境學(xué)院 2．沈陽(yáng)水務(wù)集團(tuán)有限公司3．沈陽(yáng)振興環(huán)保有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月06日
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第38卷第4期
2009年4月
化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)
Technology&amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．38 No．4
Apr．2009
Fenton試劑法處理苯酚廢水的研究
班福忱 ，李承斌2，程琳 ，劉英杰 ，王佩麗3
(1．沈陽(yáng)建筑大學(xué)環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110168；2．沈陽(yáng)水務(wù)集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽(yáng)110003；
3．沈陽(yáng)振興環(huán)保有限公司，遼寧沈陽(yáng)110010)
摘要：采用Fenton試劑法以苯酚水樣為處理對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)研究分析各因素對(duì)體系處理苯酚廢水效果的影
響。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，對(duì)于質(zhì)量濃度為100 nag·L_1的苯酚廢水，試驗(yàn)確定的最佳反應(yīng)條件為：H202投加量為14
mmol·L_。，F(xiàn)-e2 投加量為1．2 mmol·L_。，初始pH值為3，反應(yīng)時(shí)間為30 min。在此條件下苯酚最大去除率達(dá)到了
99．6％ 。
關(guān)鍵詞：Fenton試劑；催化氧化；苯酚；去除率
中圖分類號(hào)：X 783 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671．9905(2009)04—0047—03
隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，高濃
度有機(jī)污染物成為水處理過(guò)程中的難點(diǎn)，傳統(tǒng)的物
理方法、生物方法往往不能得到滿意的結(jié)果。近年
來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水處理技術(shù)的發(fā)展已
逐漸從物理過(guò)程轉(zhuǎn)向化學(xué)過(guò)程，即通過(guò)化學(xué)反應(yīng)破
壞污染物而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。高級(jí)氧化技術(shù)是在對(duì)傳統(tǒng)
水處理技術(shù)中經(jīng)典化學(xué)氧化法改革的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而
生的一種新技術(shù)。
目前高級(jí)氧化法中的Fenton工藝在水處理研
究中受到越來(lái)越多的關(guān)注，原因是它具有強(qiáng)氧化性，
適于處理一般氧化劑難氧化或生物難降解的廢水。
作者以苯酚廢水為研究對(duì)象，考察了反應(yīng)過(guò)程中影
響因素對(duì)苯酚降解效果的影響，為Fenton試劑氧化
法在含酚廢水和其它難降解廢水中的應(yīng)用奠定理論
基礎(chǔ)。
1 試驗(yàn)部分
1．1 試驗(yàn)方法
取質(zhì)量濃度為100 rng·L-1的水樣100 mL放
置于250 mL燒杯中，調(diào)節(jié)pH為一定數(shù)值，向溶液
中加入一定量的FeSO4和H2O2，迅速混合，反應(yīng)一
段時(shí)間后，取上清液進(jìn)行分析。
1．2 苯酚檢測(cè)方法
苯酚質(zhì)量濃度采用4一氨基安替比林比色法進(jìn)
行測(cè)定。
2 結(jié)果與討論
為了探討反應(yīng)體系中各主要影響因子對(duì)體系的
影響，研究Fenton試劑法處理苯酚廢水的氧化降解
機(jī)制，試驗(yàn)通過(guò)改變反應(yīng)條件，重點(diǎn)探討H2 投加
量、Fd 投加量、pH值以及反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)苯酚
去除效果的影響。
2．1 H202投加量對(duì)苯酚廢水ODD去除率的影響
H202是Fenton氧化體系中的氧化劑，它的投
加量與反應(yīng)中產(chǎn)生的·OH濃度有直接的關(guān)系。為
了考察了不同的H2 投加量對(duì)苯酚廢水的降解影
響，選擇試驗(yàn)條件：Fe2 濃度為1 mmol·L一，初始
pH值為3．0，t=40 min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1所示。
l00
踟
60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 加量／mr ·L-。
圖l H202投加量對(duì)苯酚去除率的影響
由圖1看出，隨著H2o2投加量的逐步增加，苯
酚去除率也逐漸增大，這是因?yàn)樵黾親202投加量，
基金項(xiàng)目：遼寧省教育廳青年基金項(xiàng)目(2005344)；沈陽(yáng)建筑大學(xué)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(HJ200703)
作者簡(jiǎn)介：班福忱(1976一)，男，博士研究生，從事水污染控制與理論研究，Email：banfc@163．咖
收稿日期：2008—11．25
、
48 化工技術(shù)與開(kāi)發(fā) 第38卷
Fenton反應(yīng)生成的·OH量增加，苯酚去除率會(huì)迅速
提高。當(dāng)H2o2投加量超過(guò)14 mmol·L-1時(shí)，去除
率開(kāi)始緩慢下降，分析原因是因?yàn)槿芤褐蠬202濃
度過(guò)大，一方面其自身分解反應(yīng)加劇，另一方面
H2O2本身能清除·OH，反應(yīng)如式(1)所示。
H202十·OH— HCh·+H2O (1)
此外，H202濃度過(guò)高，還會(huì)將Fez 氧化成
Fe3+
，而使氧化在Fe3 的催化下進(jìn)行，降低了·OH
的產(chǎn)生效率。因此，H202的投量存在一個(gè)最佳值，
根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果及分析，選擇H202的最佳投量
為14 mmol·L～。
2．2 F~2 濃度對(duì)苯酚廢水去除率的影響
由于Fe2 是Fenton反應(yīng)產(chǎn)生·OH的必要條
件，為考察Fe2 濃度對(duì)苯酚廢水去除率的影響，選
擇的試驗(yàn)條件為：H202投加量為14 mmol·L一，初
始pH值為3，t=40 min，反應(yīng)溫度為常溫。不同的
Fez 濃度對(duì)苯酚廢水的降解影響如圖2所示。
l00
80
60
蓑40
纂20
0
0 0．2 0．3 0．4 0．6 Q8 1 12 1．4 l_6
Fern爾濃度／mmol·L-‘
圖2 F 濃度對(duì)苯酚去除率的影響
由圖2可看出，隨著Fez 摩爾濃度的增加，苯
酚去除率迅速增加，F(xiàn)e2 濃度增加至1．2 mmol·L
時(shí)。苯酚去除率達(dá)到99．4％，當(dāng)Fd 濃度繼續(xù)增加
時(shí)，苯酚的去除率趨于穩(wěn)定，并且有下降的趨勢(shì)。這
是因?yàn)镕ez 是催化H202分解產(chǎn)生·OH的必要條
件。當(dāng)體系中沒(méi)有Fez 或Fe2 濃度較低時(shí)，F(xiàn)~2
的催化效率較低，因此反應(yīng)產(chǎn)生·OH的速率和數(shù)量
都很小，有機(jī)物的降解受到抑制，以致苯酚去除率較
低。
當(dāng)Fe2 濃度達(dá)到1．2 mmol·L-1時(shí)，苯酚的去
除率達(dá)到了最大值99．4％。這說(shuō)明此時(shí)Fe2 及
H2O2的作用得到充分發(fā)揮。繼續(xù)增大V~2 濃度，
Fe2 濃度處于過(guò)量的狀態(tài)，此時(shí)可能會(huì)發(fā)生如式
(2)所示的副反應(yīng)。
Fe +·OH— Fe3 十OH一 (2)
由于Fez 與·OH作用而使·OH濃度降低，從
而導(dǎo)致了處理效率的下降。所以Fenton反應(yīng)體系
存在一個(gè)比較合適的Fe2 的濃度值，對(duì)于本試驗(yàn)而
言，F(xiàn)ez 的濃度取值為1．2咖ml·LI1是比較合適
的。
2．3 pH值對(duì)苯酚廢水去除率的影響
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，F(xiàn)e2 是Fenton反應(yīng)體系的催化
劑，但在中性或堿性條件下，催化劑無(wú)法以Fe2 和
Fe3 的形式存在，從而不能有效催化H2o2產(chǎn)生
·CIH對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行降解，即Fenton反應(yīng)僅在
酸性條件下起作用。因此pH值對(duì)廢水的降解效率
有著很大的影響。為了考察pH值對(duì)苯酚去除率的
影響，本試驗(yàn)確定的反應(yīng)條件為：H202投加量為14
mmol·L～， 濃度為1．2 mmol·L～，t=40 min。
不同的pH值對(duì)苯酚廢水的降解影響如圖3所示。
l00
8o
好60
鞲4o
囊20
O
1 2 3 4 5 6 7
pH
圖3 pH值對(duì)苯酚去除率的影響
由圖3可知，隨著pH值的升高，苯酚的去除率
先升高后降低。pH在2-4之間時(shí)苯酚的去除率較
大，當(dāng)pH值為3時(shí)去除率達(dá)到最大值，苯酚的降解
率為99．6％，當(dāng)pH值大于5時(shí)，苯酚去除率明顯下
降。太低的pH值也沒(méi)有高的去除率，pH值為1時(shí)
的去除率為66．1％。分析原因是因?yàn)楫?dāng)pH值為較
低時(shí)，即H 濃度過(guò)高時(shí)，過(guò)量的H 能捕捉·OH，造
成·OH無(wú)效分解[ ，導(dǎo)致苯酚去除率較低；隨著pH
值的升高，上述限制慢慢消失，在pH值為3．0時(shí)，
苯酚去除率達(dá)到最佳。當(dāng)pH值在3．0～5．0范圍
內(nèi)，隨著pH值的增加，苯酚去除率緩慢下降。而當(dāng)
pH較高時(shí)，F(xiàn)ez 自身失去了催化活力，并且pH值
高于5后，F(xiàn)d 將形成Fe(OH)3沉淀或鐵的復(fù)雜絡(luò)
合物，而失去催化能力。這基本與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一
致[ ～3I。
2．4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)苯酚去除率的影響
反應(yīng)時(shí)間是選擇處理工藝時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)，
它關(guān)系到實(shí)際工程的規(guī)模，進(jìn)而關(guān)系到工程的造價(jià)。
對(duì)于一種特定的處理工藝而言，反應(yīng)時(shí)問(wèn)對(duì)處理效
果有重大影響。為了考察反應(yīng)時(shí)間的變化對(duì)苯酚去
除效果的影響，本試驗(yàn)選擇的各因素條件為：H202
第4期 班福忱等：Fenton試劑法處理苯酚廢水的研究 49
投加量為14 mrnol·L～，F(xiàn)d 濃度為1．2 mmol·
L一，pH值為3，不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)苯酚降解影響如圖
4所示。
l0o
8o
礙6o
蓑40
熏20
0
O l0 20 30 40 50 60
反應(yīng)時(shí)間／min
圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)苯酚去除率的影響
從圖4可以看出，F(xiàn)enton試劑法初始反應(yīng)速度
很快，反應(yīng)前10 min苯酚去除率就達(dá)到了77．2％，
此后苯酚去除率隨時(shí)間變化逐漸變緩，當(dāng)時(shí)間為30
rain時(shí)，苯酚去除率達(dá)到了99．6％，說(shuō)明此時(shí)已基本
反應(yīng)完全，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)30 min后，此時(shí)苯酚的
去除率基本維持不變，為此試驗(yàn)中確定最佳反應(yīng)時(shí)
間為30 min。
3 結(jié)論
(1)Fenton試劑處理苯酚廢水的主要影響因素
有H2o2投加量、Fe2 投加量、pH值、反應(yīng)時(shí)間等。
(2)對(duì)于質(zhì)量濃度為100 mg·LI1的苯酚廢水，
Fenton試劑法的最佳操作條件為：H202投加量為
14 rnmol·L～，F(xiàn)d 投加量為1．2 mmol·L～ ，初始
pH值為3，反應(yīng)時(shí)間為30 rain。在此條件下苯酚最
大去除率達(dá)到了99．6％。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李紹峰，張秀忠．Fenton試劑氧化降解活性染料的試
驗(yàn)研究[J]．給水排水，2002，28(2)-46—49．
[2] 劉勇弟，徐壽昌．幾種Fenton試劑的氧化特性及在工
業(yè)廢水處理中的應(yīng)用口]．上海環(huán)境科學(xué)，1994，13(3)：
26—28．
[3] 程麗華，黃君禮．Fenton試劑的特性及其在廢水處理
中的應(yīng)用[J]．化學(xué)工程師，2001，(3)：24—25．
Treatment of Phenol W astewater by Fenton Reagent M ethod
BAN Fu—chenI，LI Cheng-binz。CHENG Lin ，LIU Ying-je ，WAN G Li
(1．School ofMunicipal andEnvironmentalEngineering，ShenyangArchiteeturalUniversity，Shengyang
110168，China；2．Shenyang Municipal W ater Affairs Bureau，Shenyang 110003，China；
3．ShenyangZh~xingEnvironmentalProtectionCo．Ltd．，Shenyang110010，china)
Abstract：Fenton reagent method was used to treat phenol water sample．The efect of various factors was ana—
lyzed through experiment．The results of experimental study showed that the concentration of phenol
wastewater was 100 mg／L．The optimized conditions were：addition quantity of H202 was 14 mmol／L，addition
quantity of Fez was 1．2 mmol／L．initial pH =3 an d reaction time was 30 min．Under these conditions the
largest removal rate of phenol could be reached 99．6％ ．
Key words：Fenton reagent；catalytic oxidation；phenol；removal rate
(上接第43頁(yè))
Determination of Calcium in Calcium Tablet by Perm anganate Titration
CFiE『、fM iao-la
(Jiangmen Quality and Technique Supervision Bureau，Jiangmen 529031，China)
Abstract：A new determination method of calcium in calcium tablet by perm anganate titration was established ．
The sample was digested in the acidic solution and then the calcium reacted with oxalic acid to form calcium OX．．
alate．After washing，the sediment Was dissolved with su1furic acid and then under 70-80℃ ．the calcium was
titrated with permanganate standard solution．The recovery(R)Was 98．40％ ～109．74％ ．
Key words：permanganate titrimetric；calcium content

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