UV/H2O2系統光化學氧化降解苯酚廢水

葉祝玲

（東莞市通明節能環保科技有限公司，廣東 東莞 523000）

1 研究內容及意義

本實驗研究以苯酚作為有機污染物配制一定質量濃度的模擬含酚廢水，應用UV/H2O2系統光化學氧化技術進行處理。從UV/H2O2系統光化學氧化技術過程中H2O2的投加量、溶液初始pH值、溶液初始濃度、不同陰離子等相關因素進行研究，對影響UV/H2O2系統光化學氧化處理苯酚的反應條件進行了初步的分析研究，以求為研究開發凈化該類有機廢水提供有效的理論和實驗基礎，為進一步模擬、放大和實際應用提供相關工藝條件及參數，從而最終為工業化處理含酚廢水提供一種比較高效可行的方法。

2 實驗

2.1 實驗試劑和儀器

（1）實驗試劑及溶液。實驗試劑：苯酚、雙氧水、硫代硫酸鈉、鐵氰化鉀、4-氨基安替比林、氯化銨、溴酸鉀、溴化鉀、碘化鉀；實驗溶液：苯酚模擬廢水、苯酚標準貯備液、苯酚標準中間液、苯酚標準使用液、緩沖溶液、4-氨基安替比林溶液、鐵氰化鉀溶液、溴酸鉀一溴化鉀溶液、硫代硫酸鈉溶液、淀粉溶液、濃硫酸。（2）實驗儀器及裝置。磁力攪拌器、紫外高壓汞燈、分光光度計、便攜式pH測定儀。

2.2 分析方法

通過繪制吸光度對苯酚含量的校準曲線，計算水樣中酚的含量，研究H2O2濃度、pH值、苯酚初始濃度和共存陰離子對處理苯酚廢水的影響。

2.3 實驗方法

取1L一定濃度的苯酚水樣于反應器中，采用H2SO4和NaOH調節水樣的pH值，投加適量的H2O2，開啟攪拌器，混合1min后開啟紫外燈（功率為8W，波長為253.7nm），并開始計時，每隔一段時間取出適量水樣進行分析測試，每次反應時間為30min。通過更改不同的反應參數考察H2O2投加量、pH值、苯酚初始濃度及其他陰離子的存在對苯酚降解的影響。

3 實驗結果與討論

3.1 H2O2濃度對PhOH降解效率的影響

在pH=6、反應溫度30℃、反應時間為30min、紫外照射30min、PhOH初始濃度為50 mg/L 的條件下，考察不同H2O2投加量對PhOH降解的影響。其實驗結果如圖1。

由圖1可知，隨著H2O2投加量由0mL/L增加到0.3mL/L時，PhOH的降解率由24.6%增大到89.7%，但當H2O2的投加量0.3mL/L時，PhOH的降解率不再增加。其可能原因是H2O2濃度增加，使得·OH的量也增加，從而提高了PhOH的降解速率；另一方面，H2O2作為·OH的清除劑，當其濃度增加時，消耗的·OH就越多，反應生成過氧化烴基自由基(HO2·)，而HO2·的氧化性能相對于HO·較弱，因此表現為PhOH消失速率降低。

3.2 不同pH值對PhOH降解效率的影響

在反應溫度30℃、反應時間為30m in紫外照射30m in、PhOH初始濃度為50 mg/L、H2O2投加量為1.0mL/L的條件下，考察不同pH對PhOH降解的影響。在實驗范圍內，當溶液pH值在4-8之間變化時，PhOH都有較好降解效果。隨著溶液pH值變小，PhOH降解率有所降低，但降低的幅度不大；在強酸性和堿性條件下，PhOH的降解效率較低；而在強堿性的情況下，降解效率更高。其原因可能是堿性條件有利于H2O2分解生成·OH，從而促進PhOH的降解。

圖1 H2O2起始濃度對UV/H2O2降解PhOH的影響

3.3 苯酚初始濃度對PhOH降解效率的影響

在反應溫度30℃、反應時間為30min、紫外照射30min、H2O2投加量投加量為1.0mL/L、pH值為8.0的條件下，考察不同苯酚初始濃度對PhOH降解的影響。PhOH初始濃度對降解有著重要的影響。當初始濃度超過某一濃度，苯酚濃度的增加對其降解效率有著明顯的抑制作用。

實驗結果顯示，在反應的開始階段，苯酚降解很快，隨著時間的推移降解速率迅速減慢。這是因為溶液中苯酚是·OH的主要消耗者，開始階段H2O2濃度較高，產生的·OH濃度較高，因此苯酚降解速率較大，后來，由于反應體系中生成了大量中間產物，一方面由于它們對UV光的吸收，降低了·OH的生成效率，另一方面它們能跟目標物競爭著與·OH反應，因此苯酚隨著時間的推移降解速率降低。

3.4 陰離子對PhOH降解效率的影響

本研究中在反應溫度30℃、反應時間為30min、紫外照射30min、H2O2投加量為1.0mL/L、pH值為8.0時，對苯酚廢水初始濃度分別為50mg/L的條件下，考察常見的CO32-、HCO3-、Cl-、NO3-等陰離子，對PhOH的光降解的影響。（1）碳酸根的影響。由實驗可知，溶液中碳酸根的存在對PhOH的光降解有較強的抑制作用，即使溶液中碳酸根濃度較低時，其抑制作用也非常明顯，如當沒有碳酸根存在時，PhOH在5min時降解率為67.81%，當溶液中有5mmol/L的碳酸根時降解率僅為27.51%，降低了40.3%。（2）碳酸氫根的影響。由實驗可知，碳酸氫根的存在對PhOH的降解具有明顯的抑制作用。當溶液中存在碳酸氫根時，對UV/H2O2體系光降解有機物的反應有相當的影響，如當沒有碳酸根存在時，PhOH在5min時降解率為77.54%，當溶液中有5mmol/L的碳酸根時降解率僅為31.17%，降低了45.37%。（3）氯離子的影響。由實驗可知，氯離子對UV/H2O2體系降解PhOH有影響但較小，在氯離子濃度在5 mmol/L至40 mmol/L變化時，PhOH的降解率變化都不大。（4）硝酸根的影響。由實驗可知，溶液中硝酸根的存在對PhOH的降解幾乎沒有影響。

結語

本文通過對UV/H2O2系統光化學氧化處理苯酚廢水過程中H2O2加入量、苯酚初始濃度、溶液pH值及部分陰離子如CO32-、HCO3-、Cl|、NO3-等因素的研究，得出以下結論：（1）增加H2O2加入量可以提高苯酚降解速率，但當H2O2濃度達到一定程度時，苯酚降解速率的變化已不明顯。在處理濃度為50mg/L的苯酚廢水，實驗條件選擇p H 值為6，反應溫度3 0 ℃、反應時間為30min，紫外照射30min，最佳反應H2O2投加量為0.5mL/L，降解率可達92.18%。（2）中性條件下，苯酚降解效果最好；強酸或強堿性條件下，均不利于苯酚的降解。在處理濃度為50mg/L的苯酚廢水，實驗條件選擇反應溫度30℃、反應時間為30min，紫外照射30min，H2O2投加量為0.5mL/L，最佳反應pH值為8，降解率可達95.59%。（3）苯酚初始濃度越高，UV/H2O2降解苯酚速度越慢。如在處理濃度為100mg/L的苯酚廢水，實驗條件選擇反應溫度30℃、反應時間為30min，紫外照射30min，H2O2投加量為0.5mL/L，最佳反應pH值為8，降解率為87.89%。（4）對UV/H2O2體系降解水中PhOH來說，碳酸根的影響最大，微量的碳酸根存在都在降解反應具有非常顯著的影響；其次是碳酸氫根，它的存在對水中PhOH的UV/H2O2降解也具有顯著的影響；氯離子和硝酸根的影響相對較弱。

[1]張芳西等.含酚廢水的處理與利用[M].北京:化學工業出版社,1983,1-10.

[2]張暉,程江,楊卓如等.O3/UV法降解水中對硝基苯酚.環境化學,1996:5(4):313-319.