利用Fenton试剂处理橙黄G染料废水

论文摘要

Fenton反应对于去除废水中多种有机污染物非常有效。Fenton反应的主要优点在于它能将危险物质完全分解为无害化合物，如CO2、H2O和无机盐。Fenton反应可引起氧化剂的分解和高活性·OH的形成，这些·OH自由基攻击并破坏有机污染物分子。Fenton试剂中的Fe2+引发并促进H2O2的分解，从而引起·OH自由基的产生。为了研究不同反应环境下Fenton试剂的处理效果，本文拟采用Fenton试剂处理橙黄G染料废水，讨论了Fenton反应过程中染料废水初始浓度、pH值、H2O2以及FeSO4投加量、反应时间、反应温度对橙黄G染料废水COD去除率的影响。研究取得以下主要结果：（1）pH值对COD去除率的影响由实验结果显示，pH值在2和3之间时，COD去除率最高。过高和过低的pH值都不利于Fenton反应的进行。但在实际生产操作当中，Fenton反应所需的pH值并非都能达到2～3范围。原因是强酸性条件对反应容器和管道等其他设备有很强的腐蚀性，及出水的pH值过低也是不允许的。如果要降低出水pH值而进行中和，将增大废水处理成本或者引入新的污染物。低pH值限制了Fenton法在很多情况下的应用，因此在实际操作中，Fenton试剂通常在pH＜5的条件下使用。（2）反应时间对COD去除率的影响在一定的原水初始浓度、pH、Fe2+/H2O2配比条件下，COD去除率随反应时间的延长先上升而后趋于平缓。在15min～20min时，COD去除率已随时间的延长变化很小。（3）反应温度对COD去除率的影响适当地升高反应温度可以提高反应物平均分子动能，激活·OH自由基，从而加快反应速率，提高氧化效率；但过高的温度则诱发副反应，并促使H2O2分解为O2，阻碍Fenton反应进程。温度在4050℃之间时，COD去除率达到最高，但与室温下测得的COD去除率相比，其提高非常有限，这说明在本次实验所涉及的Fenton体系中，依靠升高温度来提高COD去除率的效果不明显。（4）Fe2+和H2O2的浓度对COD去除率的影响随着H2O2投加量的增加，有机物的降解程度得到改善，但同时要注意到H2O2的存在对活性有机物质是有害的。另外，由于其同时也是自由基淬灭剂，H2O2的大量存在也可以成为已产生·OH自由基的抑制剂，从而降低Fenton氧化的动力学速率。尽管较高的Fe2+浓度促进了Fenton氧化的动力学速率，但H2O2的分解过程只需要很少量的Fe2+催化。由于不同的[Fe2+]/[H2O2]比率，Fenton试剂有不同的作用过程。当溶液所具有的Fe2+的量超过了H2O2，处理过程倾向于化学絮凝作用的发生。当两者的量倾倒时，处理过程倾向于化学氧化作用的发生，因此Fenton氧化中二者的比例常低于1。在本实验中，对于浓度为200mg/L的橙黄G染料废水，最佳Fe2+浓度为200mg/L(1.32×10-3mol/L)，最佳H2O2浓度为0.75ml/L(6.6×10-3mol/L)，其[Fe2+]/[H2O2]=0.22＜1，属于低比率的[Fe2+]/[H2O2]。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 染料废水污染
• 1.3 国内染料废水处理方法
• 1.3.1 物理法
• 1.3.2 生化法
• 1.3.3 化学法
• 1.4 研究现状分析
• 1.5 研究基本思路
• 第二章 Fenton 反应机理及实验设计
• 2.1 Fenton 反应的原理
• 2.2 Fenton 反应实验设计
• 2.2.1 Fenton 反应设计
• 2.2.2 化学需氧量（COD）的测定
• 2.3 实验材料
• 2.3.1 主要试剂
• 2.3.2 主要仪器
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 pH 值的影响
• 2+浓度的影响'>3.2 Fe²⁺浓度的影响
• 2O₂浓度的影响'>3.3 H₂O₂浓度的影响
• 2O₂]/ [Fe²⁺]的影响'>3.4 [H₂O₂]/ [Fe²⁺]的影响
• 3.5 反应时间的影响
• 3.6 反应温度的影响
• 3.7 原水初始浓度的影响
• 第四章 结论
• 第五章 前景与展望
• 5.1 光-Fenton 试剂法在废水处理中的应用
• 5.2 利用电-Fenton 试剂法处理有机废水
• 5.3 超声-Fenton 试剂法在废水处理中的应用
• 5.4 Fenton 试剂法与其它技术在废水处理中的联用
• 5.4.1 Fenton 试剂法与生物法的联用
• 5.4.2 Fenton 试剂法与混凝法的联用
• 5.4.3 Fenton 试剂法与活性炭吸附法的联用
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介