Fenton试剂预处理丙烯腈废水的研究

２００７年第３３卷第１期　Ｊａｎｕａｒｙ２００７　工业安全与环保　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｍ４ｒｍｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅ￣（ｘｌ　・２１・　

Ｆｅｎｔｏｎ试剂预处理丙烯腈废水的研究　

李锋柳艳修　宋华　王宝辉　

（大庆石油学院化学化工学院黑龙江大庆１６３３１８）　

摘耍采用Ｆ删　试剂预处理高浓度丙烯腈（ＡＮ）废水，考察了反应体系中ｐＨ值、Ｆ　浓度、Ｈ２ｏ２浓度、ＡＮ初始浓　度、温度、　ｏ２投加方式、ＵＶ和　０暑一等因素对ＡＮ降解效果的影响，分析了不同因素的作用机理。研究结果表明，当ＡＮ质　量浓度为３００　ｎｖ，／Ｌ￣，投加４００　ｒｒ　ＬＦｅ２　，４００　ｒｒ　Ｌ　０２，反应１５　ｍｉｎ，ＡＮ残存率降至２ｏ％以下，而且ＵＶ和ｃ２暖一对Ｆａｎｔ￣　

试剂具有良好的协同效应。　关键词Ｆｅｎｍｎ试剂丙烯腈高级氧化　

Ｒｄ罄岫∞恤　Ｐｎ帅瞪拜ｈｎｅｎｔ　ｆｏｒ　ＡＮ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｂｙ　Ｆｅｎｔｏｎ　ｌｔｅｅｇ￣　

ＬＩ　Ｆｅｎｇ　ＬＩＵ　Ｙａｎ一　ｕ　ＳＯＮＧ　Ｈｕａ　ＷＡＮＧ　Ｂａｏ—ｈｕｉ　（ａｌ咖　ｃ７ｌ　西　咖脚，　咖　肼，珊豳　，胁渤　唱１６３３１８）　ＡｈｓＵ￣Ｆｅｎｔａｎ　ｒｅ删ｉｓ　ｕｔｉｌｉｍｔｔｏ　ｐｒｅ—ｔｒｅａｔＡＮｗＭｔｅｗａｔｅｒｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｃｅｎｅｅｎｔｒａｔｉ￣．Ｔｌｌｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　０ｆＭｍ　咖８　０ｌｌｔｈｅ　ｄｅ￣ｍｄｍｉｃｍ　０ｆ　ＡＮ　ａ　ｉｎｖｅｓｔｉＫ￣ｔｅｄ，ｓｌ－ｃｈ聃ｐＨ　ｖａｌｕｅ，ｃｃｎｃｅｎｔｍｔｉｃｃ　０ｆ　ａｎｄＨ２０２，ｉｎｉｔｉａｌ　ｃｏｎｏｍｔｒａｔｉｃｃ　０ｆＡＮ。ｔｅｌ吗删劬ｌＩｅ，ａｄｄｉｎｇｍｏｄｅ　０ｆＨ２０２，　

ｅ￣ｍｃｅｎｔｒａｔｉａｎ　０ｆＵＶ　ａｎｄ　０ｉ—ａｎｄｔｇＯ　０ｌｌ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇｍｅｃＩ　Ⅲ０ｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｓａｒｃ舳ａｌ＝　。ｄ．　Ｉｈｅｔｔａｎｉｔ￣ｓｈｏｗｔｈａｔ　ｄｌｅ　ｒｅｓｉｄｕｅ　ｒａｔｅ　０ｆＡＮ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｂｅｌｏｗ２０％ａｎｄｔｈｅ自）『ｒ　８ｔｉｃ　ｅｆｅｃｔ　０ｆＵＶ　ａｎｄ　磺一０ｌｌＦｅｔｍｍ　ｒｔｍ￣ｔｍｔｉ８目。。ｄｗｈｅｎｔｈｅ　ｃ０ｍ瞄ｌ蜘　０ｌｌ　ＡＮ　ｓｔａｙｓ　ａｔ　

３００　Ｌｗｉｔｈ　４００　ｎ１ｇ／Ｌ　ａｎｄＨ２ｏ２　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｎｄｌ＇￣ｉｏｎｔｉｍｅ１５ｒａｉｎｓ．　Ｋｅｙｍ￣ｒｄｓ　ｆａｎｔｃｃ　ｔｅ＿ｚ￣ｔｍｔ　ＡＮ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｏ￣ｉｄａｔｉｃｃ　

丙烯腈（ａｅ￣｜ｏｎｌｔ６］ｅ，简称ＡＮ）是典型的生物难降解有机　

化合物，在我国确定的５２种优先控制的有毒化学品名单中　

排名第４，具有高毒性及潜在的遗传毒性，是环境中重要的　有害污染物之一，不仅破坏水体生态系统，还危害人类的健　

康。目前，处理高浓度ＡＮ废水主要有焚烧法、湿式氧化法　

和生物法，但均有局限性。　

高级氧化技术是一种利用高活性自由基（・伽）在特殊　环境条件下强化学氧化降解废水中有机物的新技术，可在短　

时间内实现对有机物的完全矿化，而且不受废水种类、成分、　

浓度等的限制，适合于常规方法无法处理的高浓度有毒难降　解有机废水的处理［心Ｊ。笔者在实验室条件下进行了Ｆｌ衄咖　

试剂氧化降解高浓度ＡＮ废水的研究。考察了影响因子及其　置化关系，探讨了反应机理，为开发一种实用技术莫定实验　

与理论基础。　ｌ实验部分　

１．１仪器　

气相色谱仪（ｖａｒｌａｎ３４００）；ＹＸＳ型数显恒温水浴锅；ＰＩ－ＩＳ一　

２９Ａ型酸度计；紫外灯（２０　Ｗ）。　１．２试剂　丙烯腈（北京化工厂，３级），其他试剂均为分析纯。　

１．３研究方法　

取ＡＮ配制成一定浓度的模拟废水，用ＨＣ］和ＮａＯＨ溶　液调节ｐＨ值，加入一定量Ｆ　和　，置于恒温水浴锅中　

反应一定时间，取样分析废水中ＡＮ浓度。　

１．４分析方法　采用气相色谱法测定废水中ＡＮ浓度。分析条件：毛细　管柱ＯＶ一１０１，柱温１７５℃，进样口１８０℃，检测器１８５℃，氮　

气、氢气和氧气流量分别为３０　ｍＩ／ｍｉｎ、４０　ｍＩ／ｍｉｎ和８０　ｍＬ／　

ｒａｉｎｏ　２结果与讨论　

２．１初始ｐＨ值对反应的影响　取３００　Ｌ的模拟ＡＮ污水５００　ｍＬ，固定Ｆ　质量浓　度为３００“ｌｇ／Ｌ，Ｉ－Ｉ２Ｏ２质量浓度为４００　Ｌ，调节体系初始ｐＨ　值，室温下反应８０　ｒａｉｎ，考察初始ｐＨ值对ＡＮ降解效果的影　

响，结果见图１。　

１００　８０　蓬６０　搀４０　

２０　——＿一ｐＨ＝１　—。．。。ｐＨ＝３　—－●ｒ—ｐＨ一５　‘　．Ｉ　ｐＨ＝７　—　●一ｐＨ　９　０　１０　２０　３０　４０　５０　６０　７０　８０　反应时间／ｒａｉｎ　

田ｌ　ｐＨ值对ＡＮ降解效果的影响　由图１可见。Ｆｅｎｔｏｎ试剂作用时间１５　ｒａｉｎ左右，其后随　

着反应时间的延长，降解效果趋于平缓。同时研究发现，在　ｐＨ＝３时取得最佳降解效果，ＡＮ残存率为１８．２％，ｐＨ值升　高或降低。降解效果均下降。其原因是：ｐＨ值升高，因反应　式（１）不仅抑制・ＯＨ的产生。而且使溶液中ＦＪ　以氢氧化物　

形式沉淀而失去催化能力；ｐＨ值降低，溶液中Ｈ　浓度过高，　反应式（２）受到抑制。　Ｉ　不能顺利地被还原为　，

催化反　维普资讯 http://www.cqvip.com ・２２・　

应受阻。　图５。　Ｆ　＋Ｈ２０　—　Ｆｌｅ３　＋’ＯＨ＋ＯＨ一　ｔ＝７６±１．９　ｍｏＬ／（Ｌ－８）（１）　１００　

Ｆ　＋Ｈ２０　—Ｆ　＋’Ｈ０　＋Ｈ　２＝０．００２　ｎ￣，ｔ／（Ｌ・８）（２）８０　２．２　浓度对反应的影响　６０　改变Ｆｅｚ　浓度，其他反应条件不变，考察体系中ＦｅＺ＋浓　箍４０　

度对ＡＮ降解效果的影响，结果见图２。　敲２０　

１００　

８０　６０　｛｝｛卜　性４Ｏ　髅２０　

０　１０　２０　３０　４０　５０　６０　７０　８０　反应时间／ｍｉｎ　

圈２卫　浓度对ＡＮ降解效果的影响　根据Ｆｅｎｔｏｎ试剂作用机理，Ｆｅｚ　是催化产生自由基的必　

要条件。由图２可见，　质量浓度低于４００　ｍｇ／Ｌ时，随着　Ｆｅｚ　浓度的增加ＡＮ残存率降低；继续增加Ｆｅ２　浓度，对降　

解效果无显著影响　这是因为，　浓度增大，对Ｈ２０２的分　

解作用增强，提高了体系的氧化能力；继续增加Ｆｅｚ　浓度，　

可能发生如下反应【３　Ｊ：　

＋・ｏＨ一　＋ＨｚＯ＋Ｈ　（３）　

消耗了・ＯＨ。导致降解效果下降。　

２．３　Ｈ２０２浓度对反应的影响　

固定Ｆ　质量浓度４００　ｍｇ／Ｌ，考察体系中Ｈ２０２浓度对　ＡＮ降解效果的影响，结果见图３。　

由图３可知，当Ｈ２０２质量浓度为４００　ｍｇ／Ｌ时，ＡＮ残存　率降至１６．５％；继续增加Ｈ２０２浓度，由于过量的Ｈ２０２在反　

应一开始就将Ｆｅｚ　氧化为Ｆｅ３＋，使反应在Ｆｅ３　催化下进行，　

同时反应（１）中　＋不仅抑制了・ＯＨ的生成还消耗了体系　Ｈ２０２，并且过量的Ｈ２０２自身分解，导致降解效果减弱。　

ｌｏ０　８０　蓬６０　罐４０　

镥５　２０　

０　ｌ０　２０　３０　４Ｏ　５Ｏ　６０　７０　８０　反应时间／ｍｉｎ　

圈３玛　浓度对ＡＮ降解效粜的影响　

２．４　ＡＮ初始浓度对反应的影响　改变体系中ＡＮ初始浓度，考察其对反应的影响，结果　

见图４。　

由图４可知。当ＡＮ初始质量浓度４００　ｍｅ／Ｌ，其残存率　

为２５．１％；降低ＡＮ初始浓度。降解效果增强，但变化缓慢。　

这可能是因为过量生成的・ＯＨ发生双基终止反应（４），消耗　

了自由基。　

‘ｏＨ＋　ｏＨ—Ｈ２０２　（４）　

２．５温度对反应的影响　改变反应温度，考察其对ＡＮ降解效果的影响，结果见　０　１０　２０　３０　４０　５０　６０　７０　８０　反应时间／ｒａｉｎ　圈４　ＡＮ初始浓度对ＡＮ降解效果的影响　

１００　

８０　莲６０　甜　妊４０　

髅２０　

０　ｌ０　２０　３０　４０　５０　６０　７０　８０　反应时间／ｍｉｎ　

圈５　温度对ＡＮ降解效果的影响　由图５可知，反应温度对ＡＮ降解效果无显著影响。　

２．６　Ｈ２Ｏ２投加方式对反应的影响　改变Ｈ２０２投加方式：①反应开始时Ｈ２０２一次性投加；　②反应开始时先加入３００　ｍｇ／Ｌ　Ｈ２Ｏ２，５　ｒａｉｎ后，再加入　１００　ｎｖ，／Ｌ。实验结果见图６。　

反应时间／ｍｉｎ　圈６　Ｈ１　投加方式对Ａｒｑ降解效果的影响　

由图６可见，分批投加Ｈ２０２，可部分提高ＡＮ降解效果。　其原因是：Ｈ２０２分批投加时，［Ｈ２０２］／［　］相对降低。即催　

化剂浓度相对提高，使Ｈ２０２的・ＯＨ产率增加，提高了Ｈ２０２　的利用率，进而提高了总的氧化效果。　

２．７紫外光和　０ｉ　对反应的影响　

考察Ｕｖ和ｃ２哦一（４００　ｍｇ／Ｌ）对Ｆｅｎｔｏｎ试剂反应的协同　效应。结果见图７。　

１００　８０　蓬６０　跫４０　锻２０　

Ｏ　ｌＯ　２Ｏ　３Ｏ　４Ｏ　５Ｏ　６Ｏ　７Ｏ　８Ｏ　反应时间／ｍｉｎ　

圈７　协同效应对ＡＮ降解效粜的影响　ｕｖ和　嚆一的引入均可降低体系中ＡＮ残存率。其作　用顺序为：ｕｖ一草酸铁芬顿＞ＩＪｒ一芬顿＞草酸铁芬顿＞暗芬　顿。这是因为在Ｆｅｎｔ

ｏｎ反应体系中，由于　》也，导致反应　维普资讯 http://www.cqvip.com ２０Ｏ７年第３３卷第１期　工业安全与环保　Ｊａｎｕｅｒｙ　２Ｏ０７　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｍａｎｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　・２３・　

生活垃圾填埋场渗滤液处理研究　

黄琪李育杰李武　

（武汉华安设计工程有限责任公司武汉４３００８１）　

提要对国内某大型垃圾填埋场渗滤液处理进行了试验研究。研究结果表明，采用吹脱一厌氧ＵＲＦ—Ａ—ＳＢＲ工艺　是行之有效的。各项指标均达到了《生活垃圾填埋污染控制标准＞（ＧＢ１６８Ｂ９—１９　）三级排放标准，其中ＣＯＤｅ￣、８ＯＤｓ、Ｎ｜ｂ—Ｎ　和１Ｎ去除率分别达到了９５％、９９％、９９．５％和９７％。　关键词垃圾填埋场渗滤液氮吹脱厌氧ＵＢＦ　ＳＢＲ　

Ｐｉｌｏｔ　Ｐｌａｎｔ　Ｒｅｓｅａｄｔ　Ｏｎ　Ｔｒｅａｌｍｅｎｔ　ｏｆＩ，ｅａｃｈａｔｅ　ｏｆＵｒｂａｎ　Ｒｅｆｕｓｅ　Ｌ叩删　

ＨＵＡＮＧ　Ｑｉ　ＬＩ　Ｙｕ—ｊｉｅ　ＬＩ　Ｗｕ　（Ｗａｈａｎ　Ｈｔａｍａ腑　Ｅｎｇ／ｎｅｅｒ／ｎｇ　Ｃｏ．，　．刚ｌｄｒＩ　４３００８１）　Ａｂｓ嘲Ａ　ｐｉｌｏｔ　ｐｌａｎｔ　ｓｔｕｄｙ　ｗ∞ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　Ｕｅ．ａｔ　ｔｈｅ　ｌｅａ￣ａｔｅ　ｏｆ　ａ　Ｌａｎｄｆｉｌ１．＂ｌｈｅ　ｘｅｓｅｍｈ　ｒｅｓｕｌｔａ　ａｐｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｅ￣ｅｃｔｉｖｅｎｅｅｓ　ｔｈｅ　８ｍｍｏ￣８．ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ—ｍｌａｃｒｏｂｉｃ—・哪Ｄｂｉｃ—ＵＢＦ—　Ａ—ＳＢＲ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｈ　ａ出ｅｄｌｅａｃｈ￣ｉｓｑｕｉｔｅ　ｇｏｏｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅ　，ｑｕｉｌ　嘲ｔ８　ｏｆｃｌａｓｓ　３　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｒｂａｎ　ｒｅｆｕｓｅｈｎｄ￣ｌｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ∞曲　８ｔｌ咖ｉａｒｄ．Ｔｈｅ￣ｍｏｖａｌ　ｒａｔｉｏｓ　９５％，９９％，９９．５％ｍｄ　９７％ｈａｖｅ　ｂｅｅｎｄｅａｉｎｅｄｆⅢｃ０１）ｂ，　

Ｂ０　，ＮＨ３一Ｎ　ａｎｄ＂ＩＮ　ｒｅｓｐｅｃｆｉｖｄｙ．　Ｋｅｙｖｍｒｄｓ　ｈｎｄ６１１　ｌｅａ￣ｈａｔｅ　ａｒｍｎｏｎｉａ　ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ　ａｎａｅｎ￣ｉｃ　ＵＢＦ　ＳＢＲ