因此,含盐废水COD的去除是液体零排放的关键技术之一,采用何种COD去除技术需要针对不同的含盐废水进行实验和筛选,终优选出合适的技术方法和科学的工艺节点位置。
1、实验原理
双氧水与亚铁离子的结合即为Fenton试剂。Fenton法采用Fe2+/H2O2体系来氧化多种有机物,之所以具有很强的氧化能力,是因为其中含有Fe2+和H2O2,H2O2被亚铁离子催化分解生成羟基自由基(•OH),并引发更多的其他自由基反应,其中Fe2+离子主要是作为同质催化剂,而H2O2则起氧化作用。Fenton试剂具有极强的氧化能力,特别适用于某些难生物降解的或对生物有毒性的工业废水的处理,其反应机理如下:
以上反应链产生的羟基自由基具有如下重要性质:
(1)羟基自由基(•OH)是一种很强的氧化剂,其氧化电极电位(E)为2.80V,在已知的氧化剂氧化电位中仅次于F2。
(2)它具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ),容易进攻高电子云密度点,羟基自由基(•OH)的进攻具有一定的选择性;
(3)羟基自由基(•OH)具有加成作用,当有碳碳双键存在时,除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键,否则将发生加成反应。
,Fenton法处理有机物的实质就是羟基自由基与有机物发生反应。国内外对Fenton法氧化技术进行了大量的废水处理实验,实验表明:(1)反应启动快,反应在酸性条件下,常温常压;(2)不需要设计复杂的反应系统,设备简单。
2、水样来源
实验用水来自宁夏宁东某含盐废水处理项目冷冻母液。实验选取的工艺节点为冷冻环节浓缩循环母液上清液,该水样特点为COD含量高,盐分高。
3、实验计划
影响实验的因素包括:温度、pH、双氧水投加量、硫酸亚铁投加量、搅拌反应时间,如表1。选择L16-45正交表开展实验。
4、实验材料
实验材料见表2,实验设备见图1。
5、实验结果
5.1 双氧水投加量影响
如图2双氧水(30%)的投加量并非越多越好,投加量在5~9mL时COD去除率变化不大,介于7.7~8%之间;随着投加量的进一步增加,COD去除率反而下降。
5.2 硫酸亚铁投加量
如图3随着硫酸亚铁投加量增加,COD去除率反而降低,在6g时去除率达到低,之后上升,因此硫酸亚铁投加量不宜过多。
5.3 pH值的影响
如图4COD的去除率随着pH值增加而逐渐降低,可见fenton反应适宜在较强酸性条件下进行。
5.4 反应时间影响
如图5反应时间对COD去除率并没有明显影响,反应时间并非越长越好;当反应10min后,出现相对较高的去除率。
5.5 温度变化的影响
如图6温度对COD的去除率影响不明显,在35℃其去除率相对较高为7.85%,随着温度继续升高,COD去除率略微下降。
5.6 影响因素大小及优组合
如图7影响因素大小:pH>双氧水投加量>温度>反应时间>硫酸亚铁投加量;通过均质分析得知,A1-B1-C1-D2-E2为优组合条件。结合均质分析和极差分析,得出优方案组合为:C1,A1,B1,D2,E2,即当pH为3,双氧水(30%)投加量10mL,硫酸亚铁投加量5g,反应温度35℃,反应时间10min为优条件。
6、结论
通过实验研究表明,fenton法去除煤化工含盐废水COD各因素的影响程度大小为:pH>双氧水投加量>温度>反应时间>硫酸亚铁投加量;优反应条件为:pH值=3,双氧水(30%)投加量10mL,硫酸亚铁投加量5g,反应温度35℃,搅拌反应10min。实验条件下高去除率仅为10.90%,该技术处理效果不理想,技术可行性差。