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Fenton氧化法處理印染廢水的效能研究

文檔作者：王志強(qiáng) 文檔來源：太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月25日
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2018年第11期(總第159期)
鈺；夏與芋釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2叭8年11月
Fenton氧化法處理印染廢水的效能研究
王志強(qiáng)
(太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程系，山西太原030008)
摘要： 主要研究了傳統(tǒng)Fenton氧化法降解印染廢水中的亞甲基藍(lán)，通過單因素實(shí)驗(yàn)探究Fenton氧化法降解亞甲基藍(lán)廢
水的最佳條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)H：0：投加量為2 mL，F(xiàn)e“投加量為7 mL，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為2 mjn時(shí)，印染廢水中亞
甲基藍(lán)的去除率最大，基本可以達(dá)到90％以上。
關(guān)鍵詞： 亞甲基藍(lán)；氧化法；Fenton試劑
中圖分類號： x703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2018)11—0094一03
Experimental Study on Dyeing Wastewater Treatment by Fenton o】!【idation
WANG Zhiqiana
(Department of EnVironmental and Safety Engineer|ng，Taiyuan Institute of TechnoIogy，Taiyuan 030008，Shanxi，China)
Abstract： This paper mainly studied the degradation of methylene blue wastewater by ordinaIy Fenton oxidation method and
explored the best conditions fbr the degradation of methylene blue wastewater by Fenton oxidation method through the single
factor experiment．The results show that when the dosage of H202 is 2 mL，F(xiàn)e“value is 7 mL，the pH is 3 and the reaction time is
2 min，the removal rate of methylene blue in the wastewater is the highest，which can reach more than 90％．
Key words： methyhhionine；oxidation；Fenton reagent
0引言
自改革開放以來，中國印染行業(yè)迅速崛起，印染
產(chǎn)品的產(chǎn)量已達(dá)1．0×106如，占全球總量的65％左右。
由于印染產(chǎn)品的產(chǎn)量大幅度增加，隨之產(chǎn)生的廢水也
不斷增加。亞甲基藍(lán)作為一種被廣泛使用的陽離子染
料，普遍應(yīng)用于絲綢、紙張、細(xì)菌、細(xì)胞川等的染色。
含有亞甲基藍(lán)的印染廢水不僅具有毒性，還會(huì)導(dǎo)致癌
癥、畸形、基因突變，而且水的色度高，含有很多難
降解的有機(jī)物川。亞甲基藍(lán)廢水不僅自身難以處理，還
會(huì)對其他干凈的水體造成危害，將其處理掉迫在眉睫。
目前，處理亞甲基藍(lán)廢水的方法有高級氧化法、
膜分離法、吸附法等。高級氧化法是一種以羥基自由
基為主要氧化劑的氧化方法，其傳統(tǒng)的Fenton試劑氧
化法相比其他方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域得
到廣泛應(yīng)用【2】。本文著重研究Fenton氧化法處理印染廢
水的效果，為印染廢水的綜合治理提供一種方法。
1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
1．1實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑
實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備及試劑分別見表1和表2。
1．2亞甲基藍(lán)印染廢水溶液的配制
用電子天平稱取0．01 g亞甲基藍(lán)于1 000 mL容量
瓶中，加入去離子水至刻度線，翻轉(zhuǎn)搖勻兩三次。此
亞甲基藍(lán)溶液的質(zhì)量濃度為10 mg，L。
2實(shí)驗(yàn)過程
取配制好的亞甲基藍(lán)溶液200 mL于500 mL錐形
收稿日期：2018—09—30
作者簡介：王志強(qiáng)，1982年生，男，山西孝義人，2006年畢業(yè)于太
原理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，講師。
·94·
表1主要實(shí)驗(yàn)儀器
儀器型號生產(chǎn)地
分光光度計(jì)T722型上海精密科學(xué)儀器公司
pH計(jì)沈陽市通用電爐廠
恒溫磁力攪拌器DHG一9070 上海佳勝實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司
容量瓶50 mL 江蘇金壇儀器有限公司
容量瓶1 000 mL 鄭州長城科工貿(mào)有限公司
移液管l mL、5 mL 上海精密科學(xué)儀器公司
燒杯青島佛斯特測控儀器有限公司
玻璃棒5C一12
表2實(shí)驗(yàn)試劑
試劑化學(xué)式規(guī)格
亞甲基藍(lán)C。6H-8ClN3s AR
硫酸亞鐵FeS04·7H20 AR
過氧化氫H202 AR
濃硫酸H2S0。AR
瓶中，將濃硫酸稀釋后加人上述溶液中，用來調(diào)節(jié)水樣
的pH值；然后加入一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的FesO。
溶液，待攪拌均勻后加入一定量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的H：O：
溶液；再次攪拌均勻后，取一定量已反應(yīng)的溶液于比色
皿中[2]，于最佳吸收波長處測其吸光度，并記錄【3】。
2．1亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定
水樣中亞甲基藍(lán)含量的測定采用分光光度法。
用電子天平稱取0．01 g亞甲基藍(lán)于1 000 mL容量
瓶中，加入去離子水至刻度線，翻轉(zhuǎn)搖勻兩三次。此亞
甲基藍(lán)溶液的質(zhì)量濃度為10 mg／L。分別移取50 mL、
40 mL、20 mL、10 mL、5 mL吲溶液于50 mL容量瓶
中，得到質(zhì)量濃度為10 mg，L、8 m扎、4 mg，L、2
mg，L、1 mg，L的溶液，在664 nm處測其吸光度，然后
將亞甲基藍(lán)的各個(gè)質(zhì)量濃度和測好的吸光度作為橫、
縱坐標(biāo)，用計(jì)算機(jī)繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線【41，如圖l所示。
萬方數(shù)據(jù)
2叭8年第11期王志強(qiáng)：Fenton氧化法處理印染廢水的效能研究2018年11月
劃
采
《
質(zhì)量濃度“mg’L-1)
圖1亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線
2．2廢水中亞甲基藍(lán)去除率的計(jì)算
水樣經(jīng)Fenton氧化法處理后，在664 nm波長處測
得其吸光度，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算水樣經(jīng)處理后的
濃度，再根據(jù)初始質(zhì)量濃度計(jì)算出水樣經(jīng)處理后的去
除率，以此來判斷各個(gè)影響因素對處理效果的影響閉。
去除率的公式如下：
叼=(C扣C0／G×100％， (1)
式(1)中，叼為對亞甲基藍(lán)廢水的去除率，％；c0為模擬
廢水中亞甲基藍(lán)的初始質(zhì)量濃度，mg，L；ce為經(jīng)Fenton
氧化法處理后廢水中亞甲基藍(lán)的質(zhì)量濃度，m品，L。
2_3單因素實(shí)驗(yàn)
此次選用的影響因素有H20：投加量、Fe“投加量、
pH值及反應(yīng)時(shí)間，研究其他因素在最適宜條件下，一
種因素變化時(shí)亞甲基藍(lán)的去除率【31，最終確定最適宜的
反應(yīng)條件。
2．3．1 H：o：投加量的影響
單因素實(shí)驗(yàn)中，保證其他反應(yīng)條件不變，改變30％
H202用量(0．5 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL)，分
析Fenton催化氧化法對廢水中亞甲基藍(lán)去除率的影響。
改變H：0：投加量的實(shí)驗(yàn)條件如表3所示。
表3改變H：0：投加量實(shí)驗(yàn)條件
2．3．2 Fe卅殳加量的影響
保證其他反應(yīng)條件不變，改變10％Fe“用量(2
mL、4 mL、7 mL、8 mL、9 mL)，分析Fenton催化氧
化法對廢水中亞甲基藍(lán)去除率的影響。改變FeSO。溶液
用量的實(shí)驗(yàn)條件見表4。
表4改變Fes0．溶液用量實(shí)驗(yàn)條件
I水樣l H20z投加量，mL Feso。投加量，mLl pH值l反應(yīng)時(shí)間／IIlinI
2．3．3 pH值的影響
保證其他反應(yīng)條件不變，改變反應(yīng)的pH值(1、
2、3、4、5)，分析Fenton催化氧化法對廢水中亞甲基
藍(lán)去除率的影響。改變pH值的實(shí)驗(yàn)條件見表5。
表5改變pH值實(shí)驗(yàn)條件
2．3．4反應(yīng)時(shí)間的影響
保證其他反應(yīng)條件不變，改變反應(yīng)所用時(shí)間(0．5
min、1 min、2 min、3 min、4 min)，分析Fenton催化
氧化法對廢水中亞甲基藍(lán)去除率的影響。改變反應(yīng)時(shí)
間的實(shí)驗(yàn)條件見表6。
表6改變反應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)條件
I水樣l H202投加量／mL Fes04投加量，mL pH值l反應(yīng)時(shí)間／min
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3．1 H：O：投加量的影響
H20：投加量影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7所示。
表7 H20：投加量對亞甲基藍(lán)去除率的影響
H202投加量／mL 0．5 l 2 3 4
吸光度0．830 O．236 O．103 0．101 0．096
質(zhì)差濃度，(mg·L一·) 4．980 1．070 0．193 O．171 0．15
去除率，％ 50．2 89．3 98．1 98．3 98．5
堡腳
整
娟
捌
硝
宙-
目
數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果如圖2所示。
O 2 3 4
H20搬加量／mL
圖2 H20：投加量對亞甲基藍(lán)去除率的影響
由圖2可以看出，在一定范圍內(nèi)，氧化劑投加量增
加的同時(shí)，廢水中亞甲基藍(lán)的去除率增大，因?yàn)镠：O：
的用量增加后，F(xiàn)enton試劑的氧化能力增強(qiáng)。但是當(dāng)其
用量增加到一定程度后，亞甲基藍(lán)的去除率將不再增
大，這是因?yàn)檫^量的H20：對·OH有清除作用，而且
·OH之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，所以H20：再增加對亞甲基藍(lán)的
去除率沒有影響。H：0：的最適宜投加量為2 mL。
3．2 Fe“投加量的影響
Fe“投加量影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表8所示。數(shù)據(jù)處理
分析結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，隨著Fe2+投加
量的增加，亞甲基藍(lán)的去除率也增加，因?yàn)榱u基的生
成速率和數(shù)量在增加，但是當(dāng)Fe2+的投加量增加到一
定程度后，亞甲基藍(lán)的去除率不再增加。因?yàn)檫^量的
Fe2+溶液會(huì)消耗羥基，使得去除率下降；而且過量的
Fe“溶液會(huì)增加處理廢水的出水色度和工程難度問，所以
最適宜投加量為7 mL。
表8 Fe“投加量對亞甲基藍(lán)去除率的影響
Fe“投加量／mL 2 4 7 8 9
吸光度O．840 O．382 O．106 O．103 0．10l
質(zhì)量濃度，(mg·L-1) 5．057 2．034 O．213 0．191 0．171
去除率，％ 49．5 79．7 97．9 98．1 98．3
·95·
1
1
l
l
l
O
O
O
O
m∞蚰∞∞∞如∞
萬方數(shù)據(jù)
2018年第11期婦ijI占辛稚2018年11月
1lO
術(shù)100
嬸90
意80
樹70
銎60
斟50
0 2 4 6 8 10
Fe卅雯加量，mL
圖3 Fe2般加量對亞甲基藍(lán)去除率的影響
3．3 pH值的影響
pH值影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表9所示。
表9 pH值對亞甲基藍(lán)去除率的影響
pH值l 2 3 4 5
吸光度0．339 0．203 O．160 0．157 0．155
質(zhì)量濃度／(mg‘L_1) 1．754 O．853 O．571 0．552 0．533
去除率／％ 82．5 91．5 94．3 94．5 94．7
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出如圖4所示的關(guān)系曲線。
96
零94
未92
叁90
峭88
囊86
}84
爿82
80
表10反應(yīng)時(shí)間對亞甲基藍(lán)去除率的影響
反應(yīng)時(shí)間，min 1 2 3 4 5
吸光度O．339 O．203 O．160 O．159 O．157
質(zhì)量濃度，(mg·L-1) 1．754 O．853 0．57l O．560 O．552
去除率，％ 82．5 91．5 94．3 94．4 94．5
U l Z 3 4 5 6
反應(yīng)時(shí)間／“n
圖5反應(yīng)時(shí)間對亞甲基藍(lán)去除率的影響
氫氧化物沉淀，去除率將不再增加，所以最佳反應(yīng)時(shí)
間是2 min。
4結(jié)語
通過改變H20：投加量、Fe2+投加量、pH值、反應(yīng)
時(shí)間等因素，分析經(jīng)Fenton氧化法處理后的印染廢水
中亞甲基藍(lán)的去除率，得出：當(dāng)處理質(zhì)量濃度為10 m蜀，L
的亞甲基藍(lán)廢水時(shí)，H：0：投加量為2 mL，F(xiàn)e2+投加量為
7 mL，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為2 min時(shí)，亞甲基藍(lán)的去
除率最大，基本可以達(dá)到90％以上。此次只針對4個(gè)因
圖4 pH值對亞甲主藍(lán)去除率的影響贊，。挈窖“與H：o：的濃度比、溫度、催化劑的種類等。
由圖4可以看出，pH值未超過3時(shí)，廢水中亞甲[1]包木太，王娜．Fe。t。。氧化法機(jī)理在廢水處理中的應(yīng)用發(fā)展[J]．
得Fe“形成氫氧化物沉淀，所以最適宜的pH值為3。[3]鄭艷芬．改進(jìn)的Fenton法處理難降解有機(jī)廢水應(yīng)用進(jìn)展[J]．中
3～。曼璺墼璺璧嬲帝?！魇颂飺簟９?，。；c： ?曇霧篙鬣蓋箬薹籠：愛霸裟乏菱滲濾液技術(shù)進(jìn)展
晝蜜壁粵髭哩鬯毫豫箋黧Ⅱ妻j!要重2?。。¨1葛磊薪盂篆鬟羔；：茹：羔菡：恭j芝薔：則““佩1‘4假
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出如圖5所示的關(guān)系曲線。當(dāng)[5]；三莓：公’三；，菇瑩石X篡：：二善菇蓋幕’降解廢水的研究
反應(yīng)時(shí)間在2 min以前時(shí)，隨著時(shí)間的增加，亞甲基藍(lán)進(jìn)展[J]冰處理技術(shù)，2009，35(3)：3—4．
冀籮曼驃要霎：烹量立薹鼎輩謄]彗曼壤。焉l，黜規(guī)二烹乳船婁麓5≮摯恩景蘭纂跫曼字 [¨3]。簍萍舌，翟李鴿磊．襄太篩原冬盂季端采暖≯期劃氣叫溫變p一化特”征肥與節(jié)～能加效”應(yīng)分。析
o．57．孕．以．，．至登望了增加太陽輻射、降低供暖能耗而[4]篡量?磊磊蒜：菜蕓鼉：Z二箋森境設(shè)計(jì)模擬分析軟件D。ST
一味增加所有窗墻比。第1講建筑模擬技術(shù)與DeST發(fā)展簡介[J]．暖通空調(diào)，2004，
參考文獻(xiàn)： 34(7)：48—56．
·96·
舛
s!
∞
船
跖
弭
跎

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