由于生物难降解性, 长期以来, 含硝基苯工业有机污水, 是一个复杂的污染源, 对环境造成严重的危害。按一般的化学方法、生物方法治理, 不能很好地解决。本实验以含硝基苯的模拟工业有机污水, 用电化学氧化技术进行治理, 通过单因素优化实验, 在单因素的基础上, 选取几个因素和水平, 构造正交试验, 寻求最佳的处理工艺条件。经治理, 排放的水质以达到国家排放标准。
苯酚、30%H2O2、硫酸钠, 所用试剂均为分析纯;98%硫酸;二次蒸馏水YB1720A直流稳压电源, 电解槽 (自制) , PHS-3C型数字酸度计, CH1015超极恒温槽, COD-571型化学需氧量分析仪, COD-571-1消解装置, 富华台式离心机, 90-2型恒温磁力搅拌器。
以铁为电极, 在阴极使Cu2+还原析出, 通过铁阳极的氧化溶解, Fe2+与外加H2O2反应产生·OH氧分解有机物质, 另外生成的氢氧化铁又可作凝聚剂。
实验移取含苯酚污染液100 mL于夹套式反应器中, 调节溶液的pH值, 加入硫酸钠和H2O2, 在插入以铁为电极的二电极系统, 接通直流稳压电源, 调节槽电压, 进行反应, 用化学需氧量分析仪测定各个时间段的COD值。
污水COD为623 mg/L, H2O2为3.5 mL/L, pH为3.0, 温度为35℃, Na2SO4为0.7 g/L, 在不同槽电压下, COD去除率结果随着电压增大, COD去除率有所提高。这主要是因为电压升高, 可使电极产生更多的Fe2+, 同时离子迁移速率提高, 增加离子间的反应机会。40 min后, 当电压从3 V提高到7 V后, 体系的去除率增势不很显著, 这主要是由于Fe2+量多了以后催化产生的·OH也增加, 过多·OH来不及反应就碰撞在一起, 没有起到氧化的作用。实验选择槽电压为3 V。
污水COD为623 mg/L, 电压为3 V, pH为3.0, 温度为35℃, Na2SO4为0.7 g/L, COD去除率随着H2O2投加量增大COD去除率有所提高, 但是当H2O2投加量增大到一定值时副反应容易发生, 而且还会使H2O2无效分解。实验选择H2O2投加量为4.5 mL/L。
污水COD为623 mg/L, 电压为3V, H2O2为4.5 mL/L, 温度为35℃, Na2SO4为0.7 g/L, COD去除率结果pH过低, 过强的酸性环境使H2O2稳定性增强。但Fenton试剂只在酸性条件下才能发生作用, 在中性和碱性环境中, Fe2+不能催化H2O2产生·OH。实验选择pH为5.5。
污水COD为623 mg/L, 电压为3 V, H2O2为4.5 mL/L, pH为5.5, Na2S O4为0.7 g/L, COD去除率结果在一定温度范围内, 随着温度的升高, 反应速率不断增加, COD去除率不断升高, 40 min后, COD去除率无明显变化。实验温度选取45℃。
为了充分研究影响实验的各因素, 根据反应时间为60 min设计正交实验方案。通过单因素实验确定了影响处理COD的四个主要因素:槽电压、H2O2投加量、起始pH值温度, 每种因素各取3个水平。具体实验设计及实验结果如表1。
经过显著性分析, 得知, 影响COD去除率的显著性因素主次顺序为:起始pH值>温度>槽电压>H2O2投加量, 同时从均值K中可以得出对混合体系中COD的去除效果最佳的实验条件为:A2B2C3D3, 即槽电压为5.0 V, H2O2投加量为4.5 m L/L, 起始pH=5.5, 温度为45℃。
通过因素轮换法确定影响治理COD的四个主要因素:槽电压、H2O2投加量、起始pH值, 温度, 经过正交试验, 获得含硝基苯工业有机污水治理研究最佳工艺条件:槽电压为3 V、H2O2投加量为4.5 mL/L、pH为5.5、温度为45℃, COD去除率达94.2%, 达到国家一级污染物的排放标准, 为了使出水水质完全达标。
摘要：通过因素轮换法研究了影响含硝基苯工业有机污水治理的四个主要因素:槽电压、H2O2投加量、起始pH值, 温度。通过正交试验, 获得其治理最佳工艺条件:槽电压为3 V、H2O2投加量为4.5 mL/L、pH为5.5、温度为45℃, COD去除率达94.2%, 达到国家一级污染物的排放标准。
关键词：电化学氧化技术,硝基苯,污水,因素轮换法,正交试验
[1] 刘士鑫, 郭平, 赵立志.内电解法与Fenton试剂法在压裂返排水处理中的联合应用[J].化工环保, 2004, 24:199-201.
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