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鐵屑微電解-H2O2結(jié)合處置含苯酚廢水效果分析

文章出處:未知發(fā)表時(shí)間:2021-11-30 17:03:59


 

圖片4 


 

  1、含酚廢水處置技術(shù)的現(xiàn)狀

 

  目前有兩類方式來處置含酚廢水。一方面是優(yōu)化生產(chǎn)工藝,將廢水循環(huán)運(yùn)用或減少廢水排放量從而降低酚總排放量。另一方面對廢水中酚回收,資源化應(yīng)用。

 

  國內(nèi)主要用物理法、化學(xué)法和生物法等技術(shù)來處置含酚廢水。

 

  1.1 物理法

 

  吸附法;②萃取法;③蒸汽法。

 

  1.2 化學(xué)法

 

  液膜法:效率高、能耗低,但工藝復(fù)雜;

 

  離子交流法:弱堿性陰離子交流樹脂再生和吸附回收酚法;

 

  化學(xué)氧化法:酸析氧化中和稀釋排放;

 

  紫外氧化法:含酚廢水經(jīng)過紫外燈反響器,添加雙氧水反響;

 

  超聲波和光催化氧化法:催化劑與光的作用下實(shí)行化學(xué)反響;

 

  化學(xué)沉淀法:投加化學(xué)藥劑將酚類物質(zhì)沉淀下來而被別離回收。

 

  1.3 生物法

 

  好氧生物處置法:處置效率高、反響速率快,但沖擊負(fù)荷、毒物抑止才能太差,不合適處置含較高濃度的酚的廢水;

 

  厭氧生物處置法:使大分子有機(jī)物被專性厭氧菌和兼性厭氧菌降解為小分子化合物,進(jìn)而被合成轉(zhuǎn)化為二氧化碳、甲烷的有機(jī)工業(yè)廢水處理辦法;

 

  好氧--厭氧生物處置法:運(yùn)用好氧法和厭氧法的協(xié)同作用,去酚率將會大大改善;

 

  高降解活性菌種法:高效降解活性微生物誘變活性污泥,能提升含酚廢水中酚類物質(zhì)去除率。

 

  2、鐵屑微電解法處置有機(jī)廢水的原理

 

  鐵屑微電解法是以廢水為電解質(zhì)溶液,將廢舊鐵屑或鐵屑與活性炭、石墨等作為原料,在氧化復(fù)原、絮凝等多種除污功用下到達(dá)處置目的。該法的特性有操作簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)本錢低廉、處置效果較好、設(shè)備容易維護(hù)等。

 

  2.1 腐蝕電化學(xué)作用

 

  本次實(shí)驗(yàn)用的原料是鑄鐵和酸,鑄鐵的組成局部主要有硅、碳和鐵,其含碳量超越2%。當(dāng)鐵屑浸在含酸的廢水中時(shí),由于鐵與碳存在電位差,系統(tǒng)內(nèi)會發(fā)作微電池反響,其中陽極是低電位鐵屑,陰極是碳,在酸性溶液中發(fā)作電化學(xué)反響,生成的產(chǎn)物化學(xué)活性很高,鐵受腐蝕后變?yōu)閬嗚F離子,重生態(tài)的[H]能和廢水中多組分發(fā)作氧化復(fù)原反響,此類反響能毀壞酚類物質(zhì)等有機(jī)物的構(gòu)造,這品種似強(qiáng)氧化的反響可直接在陽極上將酚類物質(zhì)等氧化合成。同時(shí)鐵離子具有混凝作用,與帶負(fù)電荷的微粒相吸附,構(gòu)成鐵泥。

 

  2.2 鐵的復(fù)原作用

 

  鐵單質(zhì)或亞鐵離子能將其他氧化性較強(qiáng)的離子復(fù)原為毒性比擬小的復(fù)原態(tài)。除鐵外,可作為復(fù)原劑的重生態(tài)的[H]也能降低有機(jī)污染物的毒性并可提升其降解性。

 

  2.3 氫氧化鐵的絮凝作用

 

  在電解過程中,有機(jī)粒子等能將亞鐵離子凝膠在一同,構(gòu)成以亞鐵離子為中心的絮凝體,從而吸附、捕集和挾裹懸浮于廢水中的膠體并沉降。而且在曝氣和堿性的條件下,在廢水中會生成具有絮凝作用的Fe(OH)2Fe(OH)3,能對廢水中膠體或者類膠體顆粒起到吸附等凝聚作用。

 

  2.4 電化學(xué)附集

 

  廢水中構(gòu)成的原電池在四周產(chǎn)生的電場效應(yīng),能毀壞分散在廢水中的膠體粒子的穩(wěn)定體系。膠體粒子堆積或吸附在與電荷相反的電極上,從而使廢水中的膠體態(tài)得到進(jìn)一步的去除。

 

  2.5 物理吸附

 

  在酸性溶液中,比外表積豐厚的鐵屑有較高的外表活性,吸附作用強(qiáng)。

 

  2.6 Fenton體系作用

 

  鐵在電解過程中在陽極發(fā)作了溶解,反響如下:

 

圖片43 

  陽極反響生成的Fe2+與陰極反響生成的H2O2構(gòu)成類Fenton體系,便可發(fā)作降解反響如下:

 

圖片44 

  產(chǎn)生的羥基自在基,可與廢水中各類有機(jī)物疾速發(fā)作反響,從而氧化、降解有機(jī)物。各類有機(jī)物與自在基反響的類型主要有三種:

 

  輕基取代反響:指芳環(huán)上的氫遭到羥基自在基進(jìn)攻。羥基的存在,使芳環(huán)的二羥基取代物很容易生成,令芳環(huán)發(fā)作間位或鄰位開裂;

 

  脫氫反響:羥基自在基能直接將烷烴分子上的氫變?yōu)樗陀袡C(jī)自在基,生成的自在基可與水中的溶解氧反響,也能夠互相反響:

 

圖片45 

  ROO·是強(qiáng)氧化劑,可使有機(jī)物上的氫脫除:

 

圖片46 

  自在基可加一個(gè)氧分子到分子上,使氧化的鏈反響可以不時(shí)繼續(xù)下去,直到有機(jī)物徹底氧化;

 

  電子轉(zhuǎn)移反響:羥基自在基以及有機(jī)分子發(fā)作一系列復(fù)雜的鏈反響,眾多反響產(chǎn)物等也會與羥基自在基發(fā)作反響:

 

圖片47 

  由于反響產(chǎn)物不會再使氧化劑產(chǎn)生·OH,對·OH起到了淬滅的作用,中止鏈反響。

 

  3、鐵屑微電解-H2O2協(xié)同處置含酚廢水

 

  將鐵屑微電解法與H2O2結(jié)合運(yùn)用,主要運(yùn)用微電解產(chǎn)生的亞鐵離子和雙氧水二者結(jié)合作用,在酸性條件下能產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化性的·OH,以至引發(fā)更多其他的自在基,由于亞鐵離子起激起和傳送作用,故而將一系列復(fù)雜的鏈反響維持反響不斷到廢水中的雙氧水耗費(fèi)盡,從而將廢水中的有機(jī)物如苯酚氧化。

 

  本實(shí)驗(yàn)以鐵屑微電解-H2O2結(jié)合法處置含酚廢水,探究不同的反響條件、不同的工藝組合對處置效果的影響。

 

  主要研討的內(nèi)容有:

 

  向反響器中填裝鐵屑填料,調(diào)查單要素實(shí)驗(yàn)肯定的最佳工藝條件用于循環(huán)處置含酚廢水的除酚效果;

 

  向反響器中填裝鐵屑填料,同時(shí)在恒定的時(shí)間里參加適量的雙氧水,調(diào)查該反響器在鐵屑微電解法與H2O2結(jié)合作用下循環(huán)處置含酚廢水的除酚效果;

 

  經(jīng)過對各項(xiàng)條件實(shí)驗(yàn)處置結(jié)果的剖析研討,肯定最佳工藝條件。

 

  4、實(shí)驗(yàn)局部

 

  4.1 實(shí)驗(yàn)資料與儀器

 

  4.1.1 實(shí)驗(yàn)資料

 

  本次實(shí)驗(yàn)的廢水采用的是人工配水,計(jì)劃為蒸餾水中參加目的污染物--苯酚,使苯酚濃度到達(dá)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)請求,設(shè)定濃度為苯酚中間液的濃度,即20mg/L。

 

  4.1.2 實(shí)驗(yàn)安裝

 

  紫外--可見分光光度計(jì);②恒流泵;③智能型混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀;④pH計(jì);⑤艾科浦純化水機(jī);⑥移液槍;⑦電熱鼓風(fēng)枯燥箱;⑧電子剖析天平;⑨雙向磁力加熱攪拌器,反響柱、恒流泵和磁力攪拌器等組成連續(xù)實(shí)驗(yàn)安裝,反響柱里面充填事前準(zhǔn)備好的鐵屑。

 

  4.1.3 實(shí)驗(yàn)藥品

 

  苯酚;②濃硫酸;③氫氧化鈉;④4-氨基安替比林;⑤氯化銨;⑥氨水;⑦乙醇;⑧鐵氰化鉀;⑨硫酸鋁;⑩濃鹽酸。

 

  4.1.4 實(shí)驗(yàn)辦法

 

  4.1.4.1 苯酚含量的測定

 

  紫外分光光度法測定。苯酚規(guī)范中間液的配制:用10mL的移液管從曾經(jīng)定容的容量瓶中移取50mL苯酚廢水規(guī)范溶液(1000mg/L的規(guī)范儲藏液)1000mg/L的容量瓶中,加超純水到容量瓶標(biāo)定線,將溶液混勻,苯酚濃度為0.010mg/mL

 

  4.1.4.2 染色劑的配置

 

  緩沖溶液配置(pH大約為10);②2%(m/v)4-氨基安替比林溶液;③8%(m/v)鐵氰化鉀溶液。

 

  4.1.4.3 規(guī)范曲線的繪制

 

圖片48 

  4.1.4.4 水樣的測定

 

  用5mL移液管取2.5mL待測溶液于50mL的比色管中,用超純水稀釋,參加0.5mL緩沖溶液,再加1.0mL4-氨基安替比林溶液,再加1.0mL的鐵氰化鉀溶液,設(shè)定紫外分光光度計(jì)的波長為510nm,測出其吸光度,用超純水做參比。

 

  4.1.4.5 實(shí)驗(yàn)辦法

 

  將反響柱倒置,參加高度為10cm的經(jīng)過處置后的鐵屑,在500mL燒杯中加50mg/L的苯酚模仿廢水500mL,運(yùn)用H2SO4NaOH溶液調(diào)理pH。將反響柱敞口處與裝廢水的燒杯口用保鮮膜封住,燒杯留一個(gè)小口便當(dāng)采集水樣和加雙氧水。每隔一段時(shí)間用滴管將一定量的雙氧水加到用于進(jìn)水的恒流泵的進(jìn)水端口處,再將進(jìn)水管端口放進(jìn)廢水中繼續(xù)循環(huán),以保證雙氧水完整參與反響。在反響過程中用恒流泵將稀硫酸溶液投加到燒杯中,以維持反響體系pH值根本不變。每隔一定時(shí)間,用移液管從燒杯中移取一定量的廢水水樣于燒杯中,用NaOH溶液調(diào)理至弱堿性,加微量硫酸鋁實(shí)行絮凝沉降,對廢水實(shí)行曝氣至水樣顏色變?yōu)榘迭S,曝氣完后靜置20min,用雙層濾紙過濾上清液后,測出廢水中剩余的苯酚濃度。

 

  5、結(jié)果與討論局部

 

  5.1 廢水pH對苯酚去除效果的影響

 

  將連續(xù)反響安裝準(zhǔn)備好。用H2SO4NaOH溶液將廢水的pH調(diào)理為2,雙氧水的投加量為0.12mL/h。循環(huán)反響6h。每隔一定時(shí)間,取一定量的廢水水樣于燒杯中,用NaOH溶液調(diào)理至弱堿性,加微量硫酸鋁實(shí)行絮凝沉降,對廢水實(shí)行曝氣至水樣顏色變?yōu)榘迭S,曝氣完后靜置20min,用雙層濾紙過濾上清液后,測出廢水中剩余的苯酚濃度。

 

  為了構(gòu)成比照,再做一次參照實(shí)驗(yàn),行將廢水的pH調(diào)理為3,其他反響條件不變,得到雙氧水投加量為0.12mL/h時(shí)廢水pH對處置效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

 

圖片49 

  由圖2可知,即便反響pH不同,兩次實(shí)驗(yàn)的苯酚去除率都隨著反響時(shí)間增加而升高,反響超越5h后,反響結(jié)果逐步趨于不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)明,pH3pH2時(shí)要去除率要高。經(jīng)剖析,在pH3.5時(shí),H2O2參與反響生成羥基自在基的速率最大,可知在pH3時(shí),苯酚去除率更好,到達(dá)了90%以上。又因雙氧水在酸性條件下起氧化作用,且酸性越強(qiáng),越有利于亞鐵離子的產(chǎn)生。則將鐵屑微電解法與H2O2結(jié)合運(yùn)用的最佳反響pH定為3

 

  同時(shí)從兩次實(shí)驗(yàn)中還可知,當(dāng)鐵屑微電解法與H2O2結(jié)合運(yùn)用處置含酚廢水時(shí),最佳反響時(shí)間為5小時(shí),反響超越5小時(shí)后,反響的處置效果根本無多大變化。

 

  5.2 H2O2投加量對苯酚去除效果的影響

 

  將連續(xù)反響安裝準(zhǔn)備好。將反響pH值定為3,H2O2的投加量為0.06mL/h0.12mL/h0.18mL/h。循環(huán)反響6h。每隔一定時(shí)間,取一定量的廢水水樣于燒杯中,用NaOH溶液調(diào)理至弱堿性,加微量硫酸鋁實(shí)行絮凝沉降,對廢水實(shí)行曝氣至水樣顏色變?yōu)榘迭S,曝氣完后靜置20min,用雙層濾紙過濾上清液后,測出廢水中剩余的苯酚濃度。所得結(jié)果如下圖3。

 

圖片50 

  由圖3可知,無論雙氧水的投加量是0.06mL/h、0.12mL/h還是0.18mL/h,實(shí)驗(yàn)結(jié)果所顯現(xiàn)的苯酚去除率都隨反響時(shí)間的推進(jìn)而增加,當(dāng)雙氧水的投加量是0.06mL/h時(shí),反響效果變化最疾速,苯酚去除率簡直呈直線上升,但在相同的時(shí)間內(nèi),當(dāng)雙氧水的投加量是0.18mL/h時(shí),數(shù)據(jù)顯現(xiàn)的去除率約為99%,若將投加量繼續(xù)增大,則雙氧水會將亞鐵離子直接氧化從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這就標(biāo)明,在該結(jié)合實(shí)驗(yàn)中,最佳雙氧水投加量為0.18mL/h,即1.8mL/L。

 

  6、結(jié)論

 

  鐵屑微電解法處置含酚廢水已有多種行業(yè)廢水管理工程勝利運(yùn)用。

 

  本實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明,將鐵屑微電解法與H2O2結(jié)合運(yùn)用處置含酚廢水,在量不變的前提下,實(shí)行在不同的反響pH值下的比照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn),當(dāng)pH3時(shí),在相同的時(shí)間內(nèi),反響完成時(shí),苯酚去除率能到達(dá)90%以上,相對在pH2時(shí)的處置效率高很多。同時(shí),還能夠得出最佳反響時(shí)間為5小時(shí)的結(jié)論。在此根底上進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),當(dāng)pH3,雙氧水投加量為0.18mL/h時(shí),苯酚去除率到達(dá)了99%左右的處置效率,此時(shí),雙氧水投加量為1.8mL/L,廢水循環(huán)200次,比擬鐵屑微電解法單獨(dú)處置含酚廢水的技術(shù)上大大縮短了處置時(shí)間,同時(shí)又提升了處置效率,是一種經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的新處置技術(shù),其以廢治廢的管理理念具有良好的工業(yè)前景。