2. 2 初始pH值
如图3所示固定FeSO4·7H2O和H2O2投加量后,COD去除率随系列pH值的变化图。可以明显看出pH值在2~7时,处理效果都比较接近,在pH为3时处理效果最好,COD去除率达到34. 7%。
2. 3 反应时间
许多研究指出Fenton反应的一大特点就是反应速度快,好多实验都将时间定在60 min以内,但本实验结果发现COD值在2 h内一直没有低于原水,见图4,反而出现了大幅度升高,最大值出现在反应后20min,COD达1397.6mg/L,比原水高出89.1%。
见图5, Fenton试剂处理开达印染废水至少需要3 h的时间,在本实验所测定的时间范围内,处理效果一直在不断增加,最大出现在反应后9 h, COD去除率达到47·1%。从曲线斜率可以看出,在2 h到4 h之间下降得最为迅速,其后COD也有进一步的降低,但是趋势渐缓,作为预处理,在实际工程应用中如果占用时间太长,就相当于增加处理成本,所以将本实验的最佳反应时间定在反应后4 h。
2. 4 H2O2投加方式(见表1)
从表1可以看出,反应后2 h和5 h的处理效果对比情况不尽相同。在反应后2 h两个实验装置中COD都是升高的,其中分两次投加的比一次投加的还要高;在反应后5 h,两个装置中COD都得到降解,分两次投加的一组处理效果更好。
3·正交实验部分
从表3可以看出, 5号实验处理效果最好, COD去除率达33·4%。本次实验中DC>DB>DA,也就是说在本次实验考察的范围内, FeSO4·7H2O投加量对处理效果的影响最大, pH值次之,H2O2投加量排最后。测定BOD5后发现可生化性能提高最多的是5号实验, BOD5/COD值从0·139增长到0·321。综合成本和处理效果等因素,确定了本实验最佳组合为:H2O2投加量为5 mL/L,FeSO4·7H2O投加量为800 mg/L, pH值为3·45,此时H2O2: Fe2+摩尔比为15. 5, COD去除率为33·4%, BOD/COD值从0.139增加到0. 321。
4·结论
4. 1 通过单因素影响实验和正交实验,以COD去除率和可生化性能两个指标为筛选依据,综合成本和处理效果等因素,确定出最佳参数组合为:H2O2投加量为5 mL/L, FeSO4·7H2O投加量为800 mg/L, pH值为3. 45,此时H2O2: Fe2+摩尔比为15. 5,COD去除率为33·4%, BOD/COD值从0·139增加到0. 321。
4. 2 Fenton反应系统是一系列复杂的化学反应,H2O2和FeSO4·7H2O之间存在一个投加比,二者维持这个比例能使反应顺利进行,并达到较好的处理效果,只单单增加其中一项的投加量,非但不能提高处理效率,还有可能引起反应进程的混乱,导致整个Fenton系统的瘫痪,本实验最佳H2O2: Fe2+摩尔比为15. 5: 1。
4.3 当H2O2过量时,COD去除率随着H2O2投加量的增加而下降。原因一是·OH和H2O2反应,H2O2投量过高会使最初产生的·OH泯灭,从而降低了Fenton试剂的利用效率。更重要的是Fenton反应是H2O2和FeSO4·7H2O两者复杂的化学反应,两者投加比应该保持在一定范围内,当催化剂严重不足时,铁离子的循环不能及时完成,影响了整个Fenton反应进程,这种紊乱也许将改变整个反应机理。
4. 4 另外需要指出的是本实验中pH值为7时的处理效果和pH值为2时一样。许多利用Fenton试剂处理印染废水的研究都将pH调节到2~5,其实对于实际印染废水也许不需要那么苛刻的条件,完全没有必要浪费资金在调节酸性环境上面,所以基于自配的单一染料废水的实验研究,其研究成果不一定适用于实际生产废水,目前我们缺少的正是将现阶段的诸多研究成果和研究方法推广到实际废水中进行验证,将科研成果转移到实际生产中。
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