芬頓法預處理氟硅唑農藥廢水

發(fā)表時間：2021-11-15 12:56:25 閱讀次

　　由于我國生態(tài)環(huán)境污染愈發(fā)嚴重，國家和地方環(huán)保政策頻頻出臺，對重污染行業(yè)環(huán)保要求更加嚴格，其中農藥化工行業(yè)受影響程度較大，妥善處理好農藥化工廢水已成為當代工業(yè)廢水處理中的一個重點和難點。氟硅唑農藥廢水可生化性差且有機物濃度高，屬于難降解廢水，為了達標排放，生化段前置預處理工藝不可或缺，芬頓氧化技術在廢水預處理工程應用中較多，芬頓反應過程中產(chǎn)生·OH，能夠快速氧化難降解有機物，提高廢水的可生化性，提升后續(xù)生化處理效果，同時工藝參數(shù)控制簡單，反應時間短，所以芬頓預處理氟硅唑農藥廢水可行性較強。本研究采用芬頓法對難降解氟硅唑農藥廢水開展預處理實驗研究，確定最佳工藝條件，為芬頓法預處理氟硅唑農藥廢水提供理論支撐。

　　1、實驗部分

　　1.1 實驗水質

　　廢水 >

　　1.2 儀器及試劑

　　FE20型pH計;HJ-6多頭磁力加熱攪拌器;STAEHD-106BCODCr智能回流消解儀;Aurora1030WTOC分析儀;Aurora1030WTOC分析儀。硫酸(AR)、氫氧化鈉(AR)、30%過氧化氫(AR)、七水合硫酸亞鐵(AR)、重鉻酸鉀(AR)、磷酸(AR)。

　　1.3 分析方法

　　COD：測定根據(jù)《GB11914-2017水質水質化學需氧量的測定-重鉻酸鉀法》。

　　TOC：利用磷酸處理待測樣品，去除水樣中的無機碳，然后利用過硫酸鈉將廢水中的有機物氧化成二氧化碳，最后由數(shù)據(jù)處理把二氧化碳氣體含量轉換成水中有機物的濃度。

　　pH：測定根據(jù)《GB6920-86水質pH的測定-玻璃電極法》，pH值由測量電池的電動勢而得。

　　BOD5：測定根據(jù)《HJ505-2009水質五日生化需氧量的測定-稀釋與接種法》。

　　1.4 實驗方法

　　pH：將100mL廢水的pH調至2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，加入1.2g七水合硫酸亞鐵和1mL30%雙氧水，反應2h后，加入30%氫氧化鈉將廢水pH調至8~9，靜置2h后，取其上清液測COD，上清液過0.45μm濾膜后測TOC。

　　雙氧水投加量：將100mL廢水的pH調至4.0，加入1.2g七水合硫酸亞鐵，控制雙氧水投加量為0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2mL，反應2h后，加入30%氫氧化鈉將廢水pH調至8~9，靜置2h后，取其上清液測COD，上清液過0.45μm濾膜后測TOC。

　　七水合硫酸亞鐵投加量：將100mL廢水的pH調至4.0，雙氧水投加量為0.6mL，控制七水合硫酸亞鐵投加量為0.4g、0.6g、0.8g、1.0g、1.2g，反應2h后，加入30%氫氧化鈉將廢水pH調至8~9，靜置2h后，取其上清液測COD，上清液過0.45μm濾膜后測TOC。

　　反應時間：將100mL廢水的pH調至4.0，加入0.6g的七水合硫酸亞鐵，加入0.6mL雙氧水，反應時間分別為30，45，60，75，90，120min，加入30%氫氧化鈉將廢水pH調至8~9，靜置2h后，取其上清液測COD，上清液過0.45μm濾膜后測TOC。

　　2、結果與分析

　　2.1 pH對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響

　　考察不同pH條件下對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響，結果如圖1所示，隨著pH的升高，廢水中COD去除率先增大后減小，廢水中TOC的去除率也是先增大后減小。當pH為2左右時，廢水的pH較低，不利于Fe2+催化過氧化氫產(chǎn)生·OH，隨著pH升高，廢水中·OH隨之增加，廢水中的有機物被·OH氧化成二氧化碳和水等小分子，所以廢水中的COD和TOC去除率隨之增大。當pH超過4時，F(xiàn)e2+和Fe3+在廢水中的存在形式發(fā)生變化，抑制了·OH的產(chǎn)生，因此COD和TOC的去除率開始下降。pH在3~4之間，COD和TOC的去除率都很大，考慮廢水處理成本，所以選擇芬頓反應的最佳pH選為4.0。

　　2.2 雙氧水投加量對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響

　　考察不同雙氧水投加量條件下對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響，結果如圖2所示，隨著過氧化氫投加量的增加，廢水中COD和TOC的去除率也隨之增大，這是由于隨著過氧化氫投加量的增加，F(xiàn)e2+過量的情況下，F(xiàn)e2+催化過氧化氫產(chǎn)生·OH的量隨之增加，廢水中被·OH氧化分解的有機物也隨之增加，所以COD和TOC去除率是持續(xù)增大的。當過氧化氫投加量為0.6mL時，COD和TOC的去除率變化幅度明顯減小，證明廢水中能被·OH氧化的有機物已經(jīng)基本被分解，所以繼續(xù)增加過氧化氫投加量，COD去除率升高并不明顯?？紤]經(jīng)濟可行性，選擇過氧化氫的最佳投加量為0.6mL，即每升廢水中過氧化氫最佳投加量為6mL。

　　2.3 七水合硫酸亞鐵投加量對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響

　　考察不同七水合硫酸亞鐵投加量條件下對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響，結果如圖3所示，隨著七水合硫酸亞鐵投加量的增加，廢水中COD去除率先增大后減小，TOC的去除率一直增大，但是當七水合硫酸亞鐵的投加量超過0.6g時，COD去除率基本不變。這是由于七水合硫酸亞鐵投加量低于0.6g時，廢水中過氧化氫是過量的，F(xiàn)e2+作為催化劑遠遠不夠，廢水中所產(chǎn)生的·OH的量是由催化劑的量決定的。當七水合硫酸亞鐵投加量超過0.6g時，廢水中COD的去除率變化不明顯，這是由于廢水中Fe2+過量，繼續(xù)加入Fe2+，對廢水的去除效果影響較小，并且過量的Fe2+會被廢水中的過氧化氫氧化成Fe3+，影響羥基自由基的產(chǎn)生，從而COD去除率會到達最大值后減小。隨著廢水中Fe3+的增加，F(xiàn)e3+具有混凝沉淀效果，去除率廢水中的膠體、懸浮顆粒物等，所以TOC去除率一直增大，最終可以得出0.6g是七水合硫酸亞鐵的最佳投加量，即每升廢水中的最佳七水合硫酸亞鐵的投加量為6g。

　　2.4 不同反應時間對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響

　　考察不同反應時間對氟硅唑農藥廢水處理效果的影響，結果如圖4所示，由上圖可知，廢水中TOC去除率在30min后已經(jīng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，已經(jīng)變化不明顯。由于廢水中過氧化氫和七水合硫酸亞鐵的投加量都是相同的，所以廢水中部分容易降解的含碳有機物在30min已經(jīng)達到基本去除。然而COD去除率隨著反應時間的增加而增加，當反應時間超過75min時，COD去除率變化已經(jīng)不明顯，證明反應75min后，芬頓反應基本結束。由此可見，在0~75min內是芬頓反應中羥基自由基的產(chǎn)生階段，芬頓反應的最佳反應時間在75min左右。