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(yīng)時間
許多研究指出Fenton反應(yīng)的一大特點就是反應(yīng)速度快,好多實驗都將時間定在60 min以內(nèi),但本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)COD值在2 h內(nèi)一直沒有低于原水,見圖4,反而出現(xiàn)了大幅度升高,最大值出現(xiàn)在反應(yīng)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(nèi),處理效果一直在不斷增加,最大出現(xiàn)在反應(yīng)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(yù)處理,在實際工程應(yīng)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(yīng)時間定在反應(yīng)后4 h。
2. 4 H2O2投加方式(見表1)
從表1可以看出,反應(yīng)后2 h和5 h的處理效果對比情況不盡相同。在反應(yīng)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(yīng)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(nèi), 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(fā)現(xiàn)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(jié)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(jù),綜合成本和處理效果等因素,確定出最佳參數(shù)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(yīng)系統(tǒng)是一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),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(yīng)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(yīng)進程的混亂,導(dǎo)致整個Fenton系統(tǒng)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(yīng),H2O2投量過高會使最初產(chǎn)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(yīng)是H2O2和FeSO4·7H2O兩者復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),兩者投加比應(yīng)該保持在一定范圍內(nèi),當催化劑嚴重不足時,鐵離子的循環(huán)不能及時完成,影響了整個Fenton反應(yīng)進程,這種紊亂也許將改變整個反應(yīng)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)酸性環(huán)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(chǎn)廢水,目前我們?nèi)鄙俚恼菍F(xiàn)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(zhuǎn)移到實際生產(chǎn)中。
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