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鐵屑微電解-H2O2結合處置含苯酚廢水效果分析

文章出處:未知發表時間:2021-11-30 17:03:59


 

圖片4 


 

  1、含酚廢水處置技術的現狀

 

  目前有兩類方式來處置含酚廢水。一方面是優化生產工藝,將廢水循環運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,資源化應用。

 

  國內主要用物理法、化學法和生物法等技術來處置含酚廢水。

 

  1.1 物理法

 

  吸附法;②萃取法;③蒸汽法。

 

  1.2 化學法

 

  液膜法:效率高、能耗低,但工藝復雜;

 

  離子交流法:弱堿性陰離子交流樹脂再生和吸附回收酚法;

 

  化學氧化法:酸析氧化中和稀釋排放;

 

  紫外氧化法:含酚廢水經過紫外燈反響器,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行化學反響;

 

  化學沉淀法:投加化學藥劑將酚類物質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:使大分子有機物被專性厭氧菌和兼性厭氧菌降解為小分子化合物,進而被合成轉化為二氧化碳、甲烷的有機工業廢水處理辦法;

 

  好氧--厭氧生物處置法:運用好氧法和厭氧法的協同作用,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去除率。

 

  2、鐵屑微電解法處置有機廢水的原理

 

  鐵屑微電解法是以廢水為電解質溶液,將廢舊鐵屑或鐵屑與活性炭、石墨等作為原料,在氧化復原、絮凝等多種除污功用下到達處置目的。該法的特性有操作簡單、運轉本錢低廉、處置效果較好、設備容易維護等。

 

  2.1 腐蝕電化學作用

 

  本次實驗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%。當鐵屑浸在含酸的廢水中時,由于鐵與碳存在電位差,系統內會發作微電池反響,其中陽極是低電位鐵屑,陰極是碳,在酸性溶液中發作電化學反響,生成的產物化學活性很高,鐵受腐蝕后變為亞鐵離子,重生態的[H]能和廢水中多組分發作氧化復原反響,此類反響能毀壞酚類物質等有機物的構造,這品種似強氧化的反響可直接在陽極上將酚類物質等氧化合成。同時鐵離子具有混凝作用,與帶負電荷的微粒相吸附,構成鐵泥。

 

  2.2 鐵的復原作用

 

  鐵單質或亞鐵離子能將其他氧化性較強的離子復原為毒性比擬小的復原態。除鐵外,可作為復原劑的重生態的[H]也能降低有機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,有機粒子等能將亞鐵離子凝膠在一同,構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 電化學附集

 

  廢水中構成的原電池在四周產生的電場效應,能毀壞分散在廢水中的膠體粒子的穩定體系。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得到進一步的去除。

 

  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。

 

  2.6 Fenton體系作用

 

  鐵在電解過程中在陽極發作了溶解,反響如下:

 

圖片43 

  陽極反響生成的Fe2+與陰極反響生成的H2O2構成類Fenton體系,便可發作降解反響如下:

 

圖片44 

  產生的羥基自在基,可與廢水中各類有機物疾速發作反響,從而氧化、降解有機物。各類有機物與自在基反響的類型主要有三種:

 

  輕基取代反響:指芳環上的氫遭到羥基自在基進攻。羥基的存在,使芳環的二羥基取代物很容易生成,令芳環發作間位或鄰位開裂;

 

  脫氫反響:羥基自在基能直接將烷烴分子上的氫變為水和有機自在基,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·是強氧化劑,可使有機物上的氫脫除:

 

圖片46 

  自在基可加一個氧分子到分子上,使氧化的鏈反響可以不時繼續下去,直到有機物徹底氧化;

 

  電子轉移反響:羥基自在基以及有機分子發作一系列復雜的鏈反響,眾多反響產物等也會與羥基自在基發作反響:

 

圖片47 

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

 

  3、鐵屑微電解-H2O2協同處置含酚廢水

 

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

 

  本實驗以鐵屑微電解-H2O2結合法處置含酚廢水,探究不同的反響條件、不同的工藝組合對處置效果的影響。

 

  主要研討的內容有:

 

  向反響器中填裝鐵屑填料,調查單要素實驗肯定的最佳工藝條件用于循環處置含酚廢水的除酚效果;

 

  向反響器中填裝鐵屑填料,同時在恒定的時間里參加適量的雙氧水,調查該反響器在鐵屑微電解法與H2O2結合作用下循環處置含酚廢水的除酚效果;

 

  經過對各項條件實驗處置結果的剖析研討,肯定最佳工藝條件。

 

  4、實驗局部

 

  4.1 實驗資料與儀器

 

  4.1.1 實驗資料

 

  本次實驗的廢水采用的是人工配水,計劃為蒸餾水中參加目的污染物--苯酚,使苯酚濃度到達實驗的設計請求,設定濃度為苯酚中間液的濃度,即20mg/L

 

  4.1.2 實驗安裝

 

  紫外--可見分光光度計;②恒流泵;③智能型混凝實驗攪拌儀;④pH;⑤艾科浦純化水機;⑥移液槍;⑦電熱鼓風枯燥箱;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實驗安裝,反響柱里面充填事前準備好的鐵屑。

 

  4.1.3 實驗藥品

 

  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 實驗辦法

 

  4.1.4.1 苯酚含量的測定

 

  紫外分光光度法測定。苯酚規范中間液的配制:用10mL的移液管從曾經定容的容量瓶中移取50mL苯酚廢水規范溶液(1000mg/L的規范儲藏液)1000mg/L的容量瓶中,加超純水到容量瓶標定線,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,設定紫外分光光度計的波長為510nm,測出其吸光度,用超純水做參比。

 

  4.1.4.5 實驗辦法

 

  將反響柱倒置,參加高度為10cm的經過處置后的鐵屑,在500mL燒杯中加50mg/L的苯酚模仿廢水500mL,運用H2SO4NaOH溶液調理pH。將反響柱敞口處與裝廢水的燒杯口用保鮮膜封住,燒杯留一個小口便當采集水樣和加雙氧水。每隔一段時間用滴管將一定量的雙氧水加到用于進水的恒流泵的進水端口處,再將進水管端口放進廢水中繼續循環,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溶液調理至弱堿性,加微量硫酸鋁實行絮凝沉降,對廢水實行曝氣至水樣顏色變為暗黃,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、結果與討論局部

 

  5.1 廢水pH對苯酚去除效果的影響

 

  將連續反響安裝準備好。用H2SO4NaOH溶液將廢水的pH調理為2,雙氧水的投加量為0.12mL/h。循環反響6h。每隔一定時間,取一定量的廢水水樣于燒杯中,用NaOH溶液調理至弱堿性,加微量硫酸鋁實行絮凝沉降,對廢水實行曝氣至水樣顏色變為暗黃,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。

 

  為了構成比照,再做一次參照實驗,行將廢水的pH調理為3,其他反響條件不變,得到雙氧水投加量為0.12mL/h時廢水pH對處置效果的影響,實驗結果如圖2

 

圖片49 

  由圖2可知,即便反響pH不同,兩次實驗的苯酚去除率都隨著反響時間增加而升高,反響超越5h后,反響結果逐步趨于不變。實驗結果的標明,pH3pH2時要去除率要高。經剖析,在pH3.5時,H2O2參與反響生成羥基自在基的速率最大,可知在pH3時,苯酚去除率更好,到達了90%以上。又因雙氧水在酸性條件下起氧化作用,且酸性越強,越有利于亞鐵離子的產生。則將鐵屑微電解法與H2O2結合運用的最佳反響pH定為3

 

  同時從兩次實驗中還可知,當鐵屑微電解法與H2O2結合運用處置含酚廢水時,最佳反響時間為5小時,反響超越5小時后,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

 

  將連續反響安裝準備好。將反響pH值定為3H2O2的投加量為0.06mL/h0.12mL/h0.18mL/h。循環反響6h。每隔一定時間,取一定量的廢水水樣于燒杯中,用NaOH溶液調理至弱堿性,加微量硫酸鋁實行絮凝沉降,對廢水實行曝氣至水樣顏色變為暗黃,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/h0.12mL/h還是0.18mL/h,實驗結果所顯現的苯酚去除率都隨反響時間的推進而增加,當雙氧水的投加量是0.06mL/h時,反響效果變化最疾速,苯酚去除率簡直呈直線上升,但在相同的時間內,當雙氧水的投加量是0.18mL/h時,數據顯現的去除率約為99%,若將投加量繼續增大,則雙氧水會將亞鐵離子直接氧化從而影響實驗結果,這就標明,在該結合實驗中,最佳雙氧水投加量為0.18mL/h,即1.8mL/L

 

  6、結論

 

  鐵屑微電解法處置含酚廢水已有多種行業廢水管理工程勝利運用。

 

  本實驗結果標明,將鐵屑微電解法與H2O2結合運用處置含酚廢水,在量不變的前提下,實行在不同的反響pH值下的比照實驗實驗,當pH3時,在相同的時間內,反響完成時,苯酚去除率能到達90%以上,相對在pH2時的處置效率高很多。同時,還能夠得出最佳反響時間為5小時的結論。在此根底上進一步實驗,當pH3,雙氧水投加量為0.18mL/h時,苯酚去除率到達了99%左右的處置效率,此時,雙氧水投加量為1.8mL/L,廢水循環200次,比擬鐵屑微電解法單獨處置含酚廢水的技術上大大縮短了處置時間,同時又提升了處置效率,是一種經濟上合理、技術上可行的新處置技術,其以廢治廢的管理理念具有良好的工業前景。

 


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