摘要：采用Fenton氧化法處理混凝沉淀后的含油廢水，通過正交試驗、單因素試驗分析了工藝最佳反應條件：pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；H2O2/Fe2+在20；反應溫度為40℃；反應時間60～90min。該反應條件下，當進水COD濃度為317.5mg/L時，出水濃度為132.3mg/L，去除率達58.3%。
　　關鍵詞：Fenton氧化含油廢水含鹽量
　　
　　Fenton氧化在一定條件下通過H2O2與Fe2+反應，產(chǎn)生氧化能力極強的•OH自由基（氧化電位為2.80V，僅次于氟的2.87V)，攻擊有機物分子，使其氧化分解為容易處理的物質(zhì)。與一般化學氧化法相比，F(xiàn)enton氧化技術(shù)具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便、高效等優(yōu)點，因此，F(xiàn)enton試劑法作為一種高級化學氧化法，已成功運用于多種工業(yè)廢水的處理[1-3]。
　　1材料與方法
　　1.1試驗裝置與方式
　　采用燒杯靜態(tài)試驗方法，為了與實際運行相吻合，試驗在室溫下進行：
　　（1）用1000mL標準燒杯每次取原水樣600mL，采用H2SO4調(diào)節(jié)pH；
　　（2）磁力攪拌；攪拌中先后加入定量的FeSO4和30%的H2O2；
　　（3）反應完畢后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為9,靜置60min，取上清液測定COD。
　　每組藥劑投加量重復進行多組以考察處理效果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　試驗用水取自天津市某港區(qū)含油廢水處理系統(tǒng)混凝沉淀后出水。
　　pH、COD均采用標準方法測定[4]。
　　1.2正交試驗
　　采用正交試驗對Fenton反應條件進行優(yōu)化選擇。正交試驗首先要進行試驗條件的選擇，即試驗因素、試驗水平以及試驗指標的確定。試驗因素，指對試驗結(jié)果有影響的一系列因素，在本試驗中確定雙氧水投加量、硫酸亞鐵的投加量、pH、反應時間及溫度；試驗水平，指試驗因素的取值，原則是應盡量覆蓋實際運行中試驗因素可能的取值范圍；試驗指標，最能體現(xiàn)考察目標的可觀測量，在研究中采用出水COD作為試驗指標。
　　根據(jù)相關科學研究及以往的工程經(jīng)驗，正交試驗選取的H2O2投加量為2.5ml/L,3.0ml/L,3.5ml/L,4.0ml/L；H2O2/Fe2+為10,15,20,25；溶液初始pH值為2.5,3.5,5.5,7.0；反應時間為45,60,75,90min；反應溫度為20,30,40,50℃；進行五因素、四水平Fenton處理含油廢水的實驗。實驗設計見表1。具體方法參考文獻[5]。
　　表1正交試驗因素水平表

　　2試驗結(jié)果與討論
　　2.1Fenton氧化處理含油廢水的正交實驗
　　正交實驗實驗結(jié)果用SPSS11.5軟件進行統(tǒng)計分析，分析結(jié)果如表2所示。
　　表2Fenton處理金含油廢水L16(45)正交分析表

　　由表2可知:RpH>RH2O2投加量>RH2O2/Fe2+>R反應時間>R反應溫度，因此在設計試驗范圍內(nèi)所選的影響因素中，影響Fenton氧化處理效果的顯著性為:pH>H2O2投加量>H2O2/Fe2+(摩爾比)>反應時間>反應溫度。且COD去除率最高達到69.2%。根據(jù)均值Ki得出最優(yōu)工作參數(shù)為:pH=2.5,H2O2投加量=4.0ml/L，H2O2/Fe2+=20；反應時間=60min；反應溫度控制在40℃。
　　2.2Fenton氧化法處理含油廢水的單因素試驗
　　依據(jù)正交試驗確定的優(yōu)化參數(shù)進行單因素試驗，重點研究pH、H2O2投加量和H2O2/Fe2+變化對COD去除率的影響，繪出各因素與COD去除率的關系曲線，得出各因素變化與COD去除率的關系。
　　2.2.1pH對Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液H2O2投加量為4ml/L；H2O2/Fe2+為20；反應溫度為40℃；反應60min；調(diào)節(jié)不同初始pH，考察其對氧化性能的影響，結(jié)果如圖1所示。
　　
　　圖1pH對Fenton氧化性能的影響
　　從圖中可以看出,在pH值處于2.5～4.5區(qū)間時，COD去除率穩(wěn)定地維持在相對較高的水平，之后隨溶液pH值的增大顯著下降。這是由于在堿性環(huán)境中，F(xiàn)enton試劑溶液中的Fe2+會以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力，從而抑制羥基自由基的產(chǎn)生,導致在堿性條件下COD去除率大幅度下降。另一方面,當pH值過低時，溶液中的H+濃度過高，抑制了Fe3+還原為Fe2+的反應，同樣會使催化受阻,從而降低Fenton試劑的氧化能力[6]。當pH=2.5時，進水COD濃度為333.7mg/L，出水濃度為152.7mg/L。
　　2.2.2H2O2投加量對Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液pH值為2.5左右；H2O2/Fe2+為20；反應溫度為40℃；反應60min；投加不同量的H2O2(3～8ml/L)，測定反應后的COD濃度，結(jié)果如圖2所示。
　　
　　圖2H2O2投加量對Fenton氧化性能的影響
　　實驗結(jié)果表明：在水平4.0ml/L以前,COD去除率隨H2O2投加量的增大迅速增加,這是因為Fenton是靠H2O2在Fe2+催化作用下所生成的高活性•OH氧化去除廢水中的有機物,因而H2O2的投加量直接決定著Fenton試劑的氧化效果[6]。在H2O2投加量為4～6ml/L范圍內(nèi)，COD去除率隨H2O2投加量的增大緩慢增加，當H2O2投加量=6ml/L時，COD去除率達到最大的57.0%。當H2O2投加量大于6ml/L后,COD去除率變化不明顯，甚至略有降低。這表明Fenton試劑氧化過程中并不是H2O2濃度愈大氧化效果愈好,因為H2O2濃度過高時,過量的H2O2會抑制•OH的產(chǎn)生,從而使氧化效果降低。
　　因此,從經(jīng)濟性和H2O2利用率考慮,將6ml/L定為較理想的H2O2投加量,此時的進水COD濃度為326.1mg/L，出水濃度為140.2mg/L。
　　2.2.3H2O2/Fe2+(摩爾比)對Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；反應溫度為40℃；反應60min；控制H2O2/Fe2+在15.0～27.5的范圍內(nèi)，考察其對Fenton氧化性能的影響，結(jié)果如圖3所示。
　　
　　圖3H2O2/Fe2+(摩爾比)對Fenton氧化性能的影響
　　由圖3可知，COD去除率隨H2O2/Fe2+的增加呈先增大后減小的趨勢。當H2O2/Fe2+為20時,COD去除率達最大的58.3%。此時的進水COD濃度為317.5mg/L，出水濃度為132.3mg/L。
　　3結(jié)論
　　通過正交試驗、單因素試驗分析了Fenon氧化處理含油廢水的最佳反應條件：pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；H2O2/Fe2+在20；反應溫度為40℃；反應60～90min。該反應條件下，當進水COD濃度為317.5mg/L時，出水濃度為132.3mg/L，去除率達58.3%。

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