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        铁屑微电解-H2O2结合处置含苯酚废水效果分析

        文章出处:未知发表时间:2021-11-30 17:03:59


         

        图片4 


         

          1、含酚废水处置技术的现状

         

          目前有两类方式来处置含酚废水。一方面是优化生产工艺,将废水循环运用或减少废水排放量从而降低酚总排放量。另一方面对废水中酚回收,资源化应用。

         

          国内主要用物理法、化学法和生物法等技术来处置含酚废水。

         

          1.1 物理法

         

          吸附法;②萃取法;③蒸汽法。

         

          1.2 化学法

         

          液膜法:效率高、能耗低,但工艺复杂;

         

          离子交流法:弱碱性阴离子交流树脂再生和吸附回收酚法;

         

          化学氧化法:酸析氧化中和稀释排放;

         

          紫外氧化法:含酚废水经过紫外灯反响器,添加双氧水反响;

         

          超声波和光催化氧化法:催化剂与光的作用下实行化学反响;

         

          化学沉淀法:投加化学药剂将酚类物质沉淀下来而被别离回收。

         

          1.3 生物法

         

          好氧生物处置法:处置效率高、反响速率快,但冲击负荷、毒物抑止才能太差,不合适处置含较高浓度的酚的废水;

         

          厌氧生物处置法:使大分子有机物被专性厌氧菌和兼性厌氧菌降解为小分子化合物,进而被合成转化为二氧化碳、甲烷的有机工业废水处理办法;

         

          好氧--厌氧生物处置法:运用好氧法和厌氧法的协同作用,去酚率将会大大改善;

         

          高降解活性菌种法:高效降解活性微生物诱变活性污泥,能提升含酚废水中酚类物质去除率。

         

          2、铁屑微电解法处置有机废水的原理

         

          铁屑微电解法是以废水为电解质溶液,将废旧铁屑或铁屑与活性炭、石墨等作为原料,在氧化复原、絮凝等多种除污功用下到达处置目的。该法的特性有操作简单、运转本钱低廉、处置效果较好、设备容易维护等。

         

          2.1 腐蚀电化学作用

         

          本次实验用的原料是铸铁和酸,铸铁的组成局部主要有硅、碳和铁,其含碳量超越2%。当铁屑浸在含酸的废水中时,由于铁与碳存在电位差,系统内会发作微电池反响,其中阳极是低电位铁屑,阴极是碳,在酸性溶液中发作电化学反响,生成的产物化学活性很高,铁受腐蚀后变为亚铁离子,重生态的[H]能和废水中多组分发作氧化复原反响,此类反响能毁坏酚类物质等有机物的构造,这品种似强氧化的反响可直接在阳极上将酚类物质等氧化合成。同时铁离子具有混凝作用,与带负电荷的微粒相吸附,构成铁泥。

         

          2.2 铁的复原作用

         

          铁单质或亚铁离子能将其他氧化性较强的离子复原为毒性比拟小的复原态。除铁外,可作为复原剂的重生态的[H]也能降低有机污染物的毒性并可提升其降解性。

         

          2.3 氢氧化铁的絮凝作用

         

          在电解过程中,有机粒子等能将亚铁离子凝胶在一同,构成以亚铁离子为中心的絮凝体,从而吸附、捕集和挟裹悬浮于废水中的胶体并沉降。而且在曝气和碱性的条件下,在废水中会生成具有絮凝作用的Fe(OH)2Fe(OH)3,能对废水中胶体或者类胶体颗粒起到吸附等凝聚作用。

         

          2.4 电化学附集

         

          废水中构成的原电池在四周产生的电场效应,能毁坏分散在废水中的胶体粒子的稳定体系。胶体粒子堆积或吸附在与电荷相反的电极上,从而使废水中的胶体态得到进一步的去除。

         

          2.5 物理吸附

         

          在酸性溶液中,比外表积丰厚的铁屑有较高的外表活性,吸附作用强。

         

          2.6 Fenton体系作用

         

          铁在电解过程中在阳极发作了溶解,反响如下:

         

        图片43 

          阳极反响生成的Fe2+与阴极反响生成的H2O2构成类Fenton体系,便可发作降解反响如下:

         

        图片44 

          产生的羟基自在基,可与废水中各类有机物疾速发作反响,从而氧化、降解有机物。各类有机物与自在基反响的类型主要有三种:

         

          轻基取代反响:指芳环上的氢遭到羟基自在基进攻。羟基的存在,使芳环的二羟基取代物很容易生成,令芳环发作间位或邻位开裂;

         

          脱氢反响:羟基自在基能直接将烷烃分子上的氢变为水和有机自在基,生成的自在基可与水中的溶解氧反响,也能够互相反响:

         

        图片45 

          ROO·是强氧化剂,可使有机物上的氢脱除:

         

        图片46 

          自在基可加一个氧分子到分子上,使氧化的链反响可以不时继续下去,直到有机物彻底氧化;

         

          电子转移反响:羟基自在基以及有机分子发作一系列复杂的链反响,众多反响产物等也会与羟基自在基发作反响:

         

        图片47 

          由于反响产物不会再使氧化剂产生·OH,对·OH起到了淬灭的作用,中止链反响。

         

          3、铁屑微电解-H2O2协同处置含酚废水

         

          将铁屑微电解法与H2O2结合运用,主要运用微电解产生的亚铁离子和双氧水二者结合作用,在酸性条件下能产生具有较强氧化性的·OH,以至引发更多其他的自在基,由于亚铁离子起激起和传送作用,故而将一系列复杂的链反响维持反响不断到废水中的双氧水耗费尽,从而将废水中的有机物如苯酚氧化。

         

          本实验以铁屑微电解-H2O2结合法处置含酚废水,探究不同的反响条件、不同的工艺组合对处置效果的影响。

         

          主要研讨的内容有:

         

          向反响器中填装铁屑填料,调查单要素实验肯定的最佳工艺条件用于循环处置含酚废水的除酚效果;

         

          向反响器中填装铁屑填料,同时在恒定的时间里参加适量的双氧水,调查该反响器在铁屑微电解法与H2O2结合作用下循环处置含酚废水的除酚效果;

         

          经过对各项条件实验处置结果的剖析研讨,肯定最佳工艺条件。

         

          4、实验局部

         

          4.1 实验资料与仪器

         

          4.1.1 实验资料

         

          本次实验的废水采用的是人工配水,计划为蒸馏水中参加目的污染物--苯酚,使苯酚浓度到达实验的设计请求,设定浓度为苯酚中间液的浓度,即20mg/L

         

          4.1.2 实验安装

         

          紫外--可见分光光度计;②恒流泵;③智能型混凝实验搅拌仪;④pH;⑤艾科浦纯化水机;⑥移液枪;⑦电热鼓风枯燥箱;⑧电子剖析天平;⑨双向磁力加热搅拌器,反响柱、恒流泵和磁力搅拌器等组成连续实验安装,反响柱里面充填事前准备好的铁屑。

         

          4.1.3 实验药品

         

          苯酚;②浓硫酸;③氢氧化钠;④4-氨基安替比林;⑤氯化铵;⑥氨水;⑦乙醇;⑧铁氰化钾;⑨硫酸铝;⑩浓盐酸。

         

          4.1.4 实验办法

         

          4.1.4.1 苯酚含量的测定

         

          紫外分光光度法测定。苯酚规范中间液的配制:用10mL的移液管从曾经定容的容量瓶中移取50mL苯酚废水规范溶液(1000mg/L的规范储藏液)1000mg/L的容量瓶中,加超纯水到容量瓶标定线,将溶液混匀,苯酚浓度为0.010mg/mL

         

          4.1.4.2 染色剂的配置

         

          缓冲溶液配置(pH大约为10);②2%(m/v)4-氨基安替比林溶液;③8%(m/v)铁氰化钾溶液。

         

          4.1.4.3 规范曲线的绘制

         

        图片48 

          4.1.4.4 水样的测定

         

          用5mL移液管取2.5mL待测溶液于50mL的比色管中,用超纯水稀释,参加0.5mL缓冲溶液,再加1.0mL4-氨基安替比林溶液,再加1.0mL的铁氰化钾溶液,设定紫外分光光度计的波长为510nm,测出其吸光度,用超纯水做参比。

         

          4.1.4.5 实验办法

         

          将反响柱倒置,参加高度为10cm的经过处置后的铁屑,在500mL烧杯中加50mg/L的苯酚模仿废水500mL,运用H2SO4NaOH溶液调理pH。将反响柱敞口处与装废水的烧杯口用保鲜膜封住,烧杯留一个小口便当采集水样和加双氧水。每隔一段时间用滴管将一定量的双氧水加到用于进水的恒流泵的进水端口处,再将进水管端口放进废水中继续循环,以保证双氧水完整参与反响。在反响过程中用恒流泵将稀硫酸溶液投加到烧杯中,以维持反响体系pH值根本不变。每隔一定时间,用移液管从烧杯中移取一定量的废水水样于烧杯中,用NaOH溶液调理至弱碱性,加微量硫酸铝实行絮凝沉降,对废水实行曝气至水样颜色变为暗黄,曝气完后静置20min,用双层滤纸过滤上清液后,测出废水中剩余的苯酚浓度。

         

          5、结果与讨论局部

         

          5.1 废水pH对苯酚去除效果的影响

         

          将连续反响安装准备好。用H2SO4NaOH溶液将废水的pH调理为2,双氧水的投加量为0.12mL/h。循环反响6h。每隔一定时间,取一定量的废水水样于烧杯中,用NaOH溶液调理至弱碱性,加微量硫酸铝实行絮凝沉降,对废水实行曝气至水样颜色变为暗黄,曝气完后静置20min,用双层滤纸过滤上清液后,测出废水中剩余的苯酚浓度。

         

          为了构成比照,再做一次参照实验,行将废水的pH调理为3,其他反响条件不变,得到双氧水投加量为0.12mL/h时废水pH对处置效果的影响,实验结果如图2

         

        图片49 

          由图2可知,即便反响pH不同,两次实验的苯酚去除率都随着反响时间增加而升高,反响超越5h后,反响结果逐步趋于不变。实验结果的标明,pH3pH2时要去除率要高。经剖析,在pH3.5时,H2O2参与反响生成羟基自在基的速率最大,可知在pH3时,苯酚去除率更好,到达了90%以上。又因双氧水在酸性条件下起氧化作用,且酸性越强,越有利于亚铁离子的产生。则将铁屑微电解法与H2O2结合运用的最佳反响pH定为3

         

          同时从两次实验中还可知,当铁屑微电解法与H2O2结合运用处置含酚废水时,最佳反响时间为5小时,反响超越5小时后,反响的处置效果根本无多大变化。

         

          5.2 H2O2投加量对苯酚去除效果的影响

         

          将连续反响安装准备好。将反响pH值定为3H2O2的投加量为0.06mL/h0.12mL/h0.18mL/h。循环反响6h。每隔一定时间,取一定量的废水水样于烧杯中,用NaOH溶液调理至弱碱性,加微量硫酸铝实行絮凝沉降,对废水实行曝气至水样颜色变为暗黄,曝气完后静置20min,用双层滤纸过滤上清液后,测出废水中剩余的苯酚浓度。所得结果如下图3

         

        图片50 

          由图3可知,无论双氧水的投加量是0.06mL/h0.12mL/h还是0.18mL/h,实验结果所显现的苯酚去除率都随反响时间的推进而增加,当双氧水的投加量是0.06mL/h时,反响效果变化最疾速,苯酚去除率简直呈直线上升,但在相同的时间内,当双氧水的投加量是0.18mL/h时,数据显现的去除率约为99%,若将投加量继续增大,则双氧水会将亚铁离子直接氧化从而影响实验结果,这就标明,在该结合实验中,最佳双氧水投加量为0.18mL/h,即1.8mL/L

         

          6、结论

         

          铁屑微电解法处置含酚废水已有多种行业废水管理工程胜利运用。

         

          本实验结果标明,将铁屑微电解法与H2O2结合运用处置含酚废水,在量不变的前提下,实行在不同的反响pH值下的比照实验实验,当pH3时,在相同的时间内,反响完成时,苯酚去除率能到达90%以上,相对在pH2时的处置效率高很多。同时,还能够得出最佳反响时间为5小时的结论。在此根底上进一步实验,当pH3,双氧水投加量为0.18mL/h时,苯酚去除率到达了99%左右的处置效率,此时,双氧水投加量为1.8mL/L,废水循环200次,比拟铁屑微电解法单独处置含酚废水的技术上大大缩短了处置时间,同时又提升了处置效率,是一种经济上合理、技术上可行的新处置技术,其以废治废的管理理念具有良好的工业前景。

         


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