2. 2 初始pH值
如圖3所示固定FeSO4·7H2O和H2O2投加量后,COD去除率隨系列pH值的變化圖。可以明顯看出pH值在2~7時,處理效果都比較接近,在pH為3時處理效果最好,COD去除率達到34. 7%。
2. 3 反應時間
許多研究指出Fenton反應的一大特點就是反應速度快,好多實驗都將時間定在60 min以內,但本實驗結果發現COD值在2 h內一直沒有低于原水,見圖4,反而出現了大幅度升高,最大值出現在反應后20min,COD達1397.6mg/L,比原水高出89.1%。
見圖5, Fenton試劑處理開達印染廢水至少需要3 h的時間,在本實驗所測定的時間范圍內,處理效果一直在不斷增加,最大出現在反應后9 h, COD去除率達到47·1%。從曲線斜率可以看出,在2 h到4 h之間下降得最為迅速,其后COD也有進一步的降低,但是趨勢漸緩,作為預處理,在實際工程應用中如果占用時間太長,就相當于增加處理成本,所以將本實驗的最佳反應時間定在反應后4 h。
2. 4 H2O2投加方式(見表1)
從表1可以看出,反應后2 h和5 h的處理效果對比情況不盡相同。在反應后2 h兩個實驗裝置中COD都是升高的,其中分兩次投加的比一次投加的還要高;在反應后5 h,兩個裝置中COD都得到降解,分兩次投加的一組處理效果更好。
3·正交實驗部分
從表3可以看出, 5號實驗處理效果最好, COD去除率達33·4%。本次實驗中DC>DB>DA,也就是說在本次實驗考察的范圍內, FeSO4·7H2O投加量對處理效果的影響最大, pH值次之,H2O2投加量排最后。測定BOD5后發現可生化性能提高最多的是5號實驗, BOD5/COD值從0·139增長到0·321。綜合成本和處理效果等因素,確定了本實驗最佳組合為:H2O2投加量為5 mL/L,FeSO4·7H2O投加量為800 mg/L, pH值為3·45,此時H2O2: Fe2+摩爾比為15. 5, COD去除率為33·4%, BOD/COD值從0.139增加到0. 321。
4·結論
4. 1 通過單因素影響實驗和正交實驗,以COD去除率和可生化性能兩個指標為篩選依據,綜合成本和處理效果等因素,確定出最佳參數組合為:H2O2投加量為5 mL/L, FeSO4·7H2O投加量為800 mg/L, pH值為3. 45,此時H2O2: Fe2+摩爾比為15. 5,COD去除率為33·4%, BOD/COD值從0·139增加到0. 321。
4. 2 Fenton反應系統是一系列復雜的化學反應,H2O2和FeSO4·7H2O之間存在一個投加比,二者維持這個比例能使反應順利進行,并達到較好的處理效果,只單單增加其中一項的投加量,非但不能提高處理效率,還有可能引起反應進程的混亂,導致整個Fenton系統的癱瘓,本實驗最佳H2O2: Fe2+摩爾比為15. 5: 1。
4.3 當H2O2過量時,COD去除率隨著H2O2投加量的增加而下降。原因一是·OH和H2O2反應,H2O2投量過高會使最初產生的·OH泯滅,從而降低了Fenton試劑的利用效率。更重要的是Fenton反應是H2O2和FeSO4·7H2O兩者復雜的化學反應,兩者投加比應該保持在一定范圍內,當催化劑嚴重不足時,鐵離子的循環不能及時完成,影響了整個Fenton反應進程,這種紊亂也許將改變整個反應機理。
4. 4 另外需要指出的是本實驗中pH值為7時的處理效果和pH值為2時一樣。許多利用Fenton試劑處理印染廢水的研究都將pH調節到2~5,其實對于實際印染廢水也許不需要那么苛刻的條件,完全沒有必要浪費資金在調節酸性環境上面,所以基于自配的單一染料廢水的實驗研究,其研究成果不一定適用于實際生產廢水,目前我們缺少的正是將現階段的諸多研究成果和研究方法推廣到實際廢水中進行驗證,將科研成果轉移到實際生產中。
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