Fenton試劑處理右旋糖酐鐵生產(chǎn)廢水的研究

李雯雯，黃春林，楊毅堅，施月雪，潘文杰，盧曉貴

(廣西化工研究院，廣西 南寧 530001)

Fenton試劑處理右旋糖酐鐵生產(chǎn)廢水的研究

李雯雯，黃春林，楊毅堅，施月雪，潘文杰，盧曉貴

(廣西化工研究院，廣西 南寧 530001)

用Fenton試劑對右旋糖酐鐵的生產(chǎn)廢水進(jìn)行氧化處理試驗(yàn)，研究了n(H2O2)∶n(Fe2+)、H2O2濃度、溫度和反應(yīng)時間對廢水COD去除率的影響。結(jié)果表明，在n(H2O2)∶n(Fe2+)=88∶1，H2O2投加量為53800mg·L-1，溫度為90℃，反應(yīng)時間為2h的條件下，廢水COD去除率可達(dá)98%以上，處理效果良好。

Fenton試劑；廢水處理；COD去除率；右旋糖酐鐵

右旋糖酐鐵是一種畜用抗貧血的補(bǔ)鐵劑，是以微分子葡聚糖、三氯化鐵等為原料經(jīng)絡(luò)合反應(yīng)制取的高濃度的葡聚糖鐵注射液。其生產(chǎn)廢水是成分復(fù)雜、COD濃度高、含鹽量高的有機(jī)廢水，不適宜直接采用普通生物處理方法進(jìn)行處理。Fenton試劑因其能反應(yīng)生成活潑的·OH，具有很強(qiáng)的氧化性，所以能處理各種廢水[1-4]。本文使用Fenton法對右旋糖酐鐵生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)，以COD的去除率為指標(biāo)，考察氧化前后右旋糖酐鐵生產(chǎn)廢水的處理情況，確定最佳操作條件，為工業(yè)生產(chǎn)上該類廢水的治理提供技術(shù)依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 廢水來源與性質(zhì)

水樣取自某右旋糖酐鐵注射液生產(chǎn)企業(yè)，主要含右旋糖酐鐵、乙醇、氯化鈉等，該廢水COD的質(zhì)量濃度約 20000mg·L-1，pH ≈ 3.5，水量 1000m3·d-1。

1.2 儀器與試劑

儀器：集熱式磁力加熱攪拌器，電子天平，酸度計，測定COD用的實(shí)驗(yàn)裝置。

試劑：重鉻酸鉀、硫酸汞、硫酸、氫氧化鈉、FeSO4·7H2O、硫酸銀-硫酸溶液，1-10-菲羅啉指示劑，0.10mol·L-1的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，30%的H2O2溶液。

1.3 試驗(yàn)方法

取水樣300mL置于1000mL圓底燒瓶中，放入磁力攪拌器攪拌，升溫至所需溫度時加入FeSO4·7H2O和H2O2。反應(yīng)一段時間后調(diào)節(jié)其pH值至9并繼續(xù)攪拌，取出靜置一段時間后，取上清液分析COD的變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 n(H2O2)∶n(Fe2+)對COD去除率的影響

為考察n(H2O2)∶n(Fe2+)對右旋糖酐鐵廢水COD去除率的影響，試驗(yàn)改變FeSO4·7H2O的投加量，固定H2O2的投加量為53800mg·L-1，反應(yīng)溫度為90℃，攪拌反應(yīng)時間為2h，靜置20h后取上清液分析COD情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 n(H2O2)∶n(Fe2+)對COD去除率的影響Fig.1 Effect of n(H2O2)∶n(Fe2+) on COD removal

由圖1可知，隨著n(H2O2)∶n(Fe2+)的增大，廢水中COD的去除率先增大，后又逐漸減小。這是因?yàn)楫?dāng)Fe2+投加量過少時，F(xiàn)e2+催化分解H2O2產(chǎn)生的·OH很慢很少，當(dāng)Fe2+適量時，H2O2的分解就會加快，增加了水中·OH的濃度，促進(jìn)廢水的降解。但是當(dāng)Fe2+投加過多時，過量的Fe2+會和·OH反應(yīng)生成Fe3+，使出水的色度變高，同時反應(yīng)消耗掉了部分·OH，使·OH的濃度降低。從圖1可看出，當(dāng)n(H2O2)∶n(Fe2+)=88∶1時處理效果最好，去除率達(dá)到98.3%。所以本次研究選擇n(H2O2)∶n(Fe2+)=88∶1。

2.2 H2O2投加量對COD去除率的影響

試驗(yàn)中固定n(H2O2)∶n(Fe2+)=88∶1，反應(yīng)溫度為90℃，攪拌反應(yīng)時間為2h，靜置20h，考察不同H2O2投加量對COD去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 H2O2用量對COD去除率的影響Fig.2 Effect of H2O2dosage on COD removal

由圖2可以看出，隨著H2O2投加量的增加，COD去除率增加，當(dāng)H2O2的投加量增加到53800mg·L-1時，COD去除率最高，繼續(xù)增加H2O2的投加量，COD去除率反而降低。這是因?yàn)楫?dāng)H2O2投加量過少時，H2O2產(chǎn)生的·OH較少，隨著H2O2投加量的增加，水中·OH的濃度也會增加，促進(jìn)了廢水的降解。但是當(dāng)H2O2投加過多時，過量的H2O2會和·OH反應(yīng)生成HO2-和H2O，消耗掉了部分·OH，使·OH的濃度降低，所以降低了COD的去除率。

2.3 反應(yīng)溫度對COD去除率的影響

試驗(yàn)中保持相同的Fenton試劑使用量，改變反應(yīng)溫度，攪拌反應(yīng)時間為2h，靜置20h，考察不同反應(yīng)溫度對COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著廢水溫度由室溫（約25℃）逐漸升高，COD的去除率明顯升高。當(dāng)溫度升高到超過70℃時，COD的去除率略微降低，但是當(dāng)溫度升高到90℃時，COD去除率出現(xiàn)最高，溫度繼續(xù)升高，COD去除率開始降低。這是因?yàn)樯邷囟饶艽龠M(jìn)催化氧化反應(yīng)，使COD的去除率升高，但是當(dāng)反應(yīng)溫度過高時，H2O2分解過快，使部分H2O2還未來得及參加催化氧化反應(yīng)就被分解成H2O和O2，降低了H2O2產(chǎn)生·OH的利用率，使COD的去除率降低，所以當(dāng)這兩個反應(yīng)達(dá)到最佳的平衡點(diǎn)時，COD的去除效果才會達(dá)到最高。

圖3 反應(yīng)溫度對COD去除率的影響Fig.3 Effect of temperature on COD removal

2.4 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

試驗(yàn)中保持相同的Fenton試劑使用量，反應(yīng)溫度為90℃，考察不同的攪拌反應(yīng)時間，靜置20h后對COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 反應(yīng)時間對COD去除率的影響Fig.4 Effect of reaction time on COD removal

由圖4可看出，隨著反應(yīng)時間的延長，COD的去除率逐漸增大，當(dāng)時間超過2h以后，COD的去除率基本不變，說明2h時已基本反應(yīng)完全。

3 結(jié)論

經(jīng)過一系列的試驗(yàn)研究，獲得Fenton試劑處理右旋糖酐鐵生產(chǎn)廢水的最佳工藝條件為：n(H2O2)∶n(Fe2+)=88∶1，H2O2的 投 加 量 為53800mg·L-1，反應(yīng)溫度 90℃，反應(yīng)時間 2h。該條件下廢水中COD的去除率達(dá)到98%以上，處理后的廢水已達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）三級限值的要求。這對解決同類廢水在實(shí)際生產(chǎn)中處理達(dá)標(biāo)排放的問題具有重要的指導(dǎo)意義。

[1] 鄧小暉，張海濤，等. 芬頓試劑處理廢水的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].上?；ぃ?007，32(8)：1-5.

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[3] 王春敏，吳少艷，等. Fenton試劑處理苯酚廢水的研究[J].當(dāng)代化工，2006，35(1)：26-30.

[4] 宋艷華，趙碩偉，等. Fenton試劑預(yù)處理聚酯樹脂廢水的研究[J].甘肅科技，2009，25(22)：61-64.

Abstract:Fenton reagent was used to treat iron dextran production wastewater. The effects of n(H2O2):n(Fe2+), H2O2quality concentration, temperature and reaction time on the COD removal rate of the wastewater were investigated. The results showed that the removal ef fi ciency of COD was more than 98% when n(H2O2):n(Fe2+)=88:1, H2O2quality concentration was 53800mg/L, reaction temperature was 90℃, reaction time was 2h.

Key words:Fenton reagent; wastewater treatment; COD removal; iron dextran

Study on Treatment of Iron Dextran Production Wastewater with Fenton Reagent

LI Wenwen, HUANG Chunlin, YANG Yijian, SHI Yuexue, PAN Wenjie, LU Xiaogui
(Guangxi Research Institute of Chemical Industry, Nanning 530001, China)

X 703.1

A

1671-9905(2017)09-0049-02

2017-06-19