異相催化氧化法處理電鍍廢水

陳胤暉

(上海泓濟(jì)環(huán)保工程有限公司，上海 200433)

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異相催化氧化法處理電鍍廢水

陳胤暉

(上海泓濟(jì)環(huán)保工程有限公司，上海 200433)

摘要：指出了以雙氧水為氧化劑，以FC101固體催化劑為異相催化劑，采用化學(xué)催化氧化法處理電鍍廢水CODCr，實(shí)現(xiàn)了電鍍廢水CODCr的達(dá)標(biāo)排放。研究表明：在生化出水CODCr177 mg/L，pH值=6.8，V廢水∶V雙氧水=750∶1，催化氧化停留時(shí)間60 min 的條件下，CODCr去除效率達(dá)到59.89%，處理后CODCr僅為71 mg/L，低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)極限值(GB21900-2008表2，CODCr80 mg/L)。

關(guān)鍵詞：CODCr指數(shù)；固體催化劑； 雙氧水； 異相催化氧化

1前言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求日益嚴(yán)格，電鍍廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中明確了新建企業(yè)的污染物排放濃度限值為CODCr≤80 mg/L。這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)幾乎所有的污染指標(biāo)都進(jìn)行了更為嚴(yán)格的限制排放要求，給電鍍行業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。目前電鍍廢水的常規(guī)處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法等。已經(jīng)不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，開(kāi)發(fā)一套運(yùn)行和改造成本較低、性能優(yōu)異和適應(yīng)面廣的生化出水深度處理技術(shù)，是目前電鍍企業(yè)提標(biāo)改造的關(guān)鍵所在。

越來(lái)越多的研究集中在采用化學(xué)氧化的辦法對(duì)電鍍廢水生化處理的出水進(jìn)行深度處理，降解CODCr。常用的氧化劑有液氯、NaClO或Ca(ClO)2、雙氧水等[2,3]，高級(jí)氧化應(yīng)用較多的則是芬頓試劑[4, 5]。由于電鍍廢水CODCr組成比較復(fù)雜，經(jīng)過(guò)生化處理后殘余幾乎都是難降解成分，后續(xù)采用常用的氧化劑效果均不十分理想，而芬頓試劑對(duì)工藝條件比較苛刻，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的泥渣，應(yīng)用推廣的前景也不大。異相催化氧化技術(shù)是一種非常有效的處理難生物降解有機(jī)污染物的新方法，它可以在溫和的條件下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)。作為均相氧化技術(shù)的發(fā)展，異相催化氧化具有容易分離并再利用和更寬的適用范圍等優(yōu)點(diǎn)[6]。

以降低電鍍廢水CODCr為目的，通過(guò)研究得到了一種固體催化劑FC101，在該催化劑作用下常規(guī)氧化劑如雙氧水的氧化能力大大提高。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)尋找和確認(rèn)雙氧水在固體催化劑中異相催化氧化的工藝條件。

2試驗(yàn)儀器和藥劑

2.1電鍍廢水

取自臺(tái)州某電鍍廠電鍍廢水生化處理出水。

2.2試驗(yàn)儀器

FA1204B電子分析天平；雷磁pHS-3C pH值計(jì)；78-1恒溫加熱磁力攪拌器；催化劑試驗(yàn)柱φ32×600；

2.3試驗(yàn)藥劑

標(biāo)準(zhǔn)雙氧水溶液(30 %H2O2)；重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液；硫酸亞鐵氨溶液；98 %濃硫酸；31 %NaOH。

2.4催化劑FC101

催化劑FC101是以鐵碳為基質(zhì)在一定溫度下合成的改性固體球形填料，在一定pH值條件下催化雙氧水，使其產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的·OH，從而達(dá)到深度分解有機(jī)物，降低CODCr的目的。

2.5分析方法

CODCr分析測(cè)定方法：重鉻酸鉀法

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1廢水來(lái)源及水質(zhì)

臺(tái)州某電鍍廠現(xiàn)有一污水處理設(shè)施，日處理能力600 m3。由于電鍍廢水種類繁多，有含鎳廢水、含鉻廢水、含氰廢水、前處理含油廢水和混排廢水，各路廢水水質(zhì)差異較大，因此該污水采用各路廢水分流處理，具體工藝見(jiàn)圖1。

圖1　電鍍廢水處理工藝流程

由于廢水水質(zhì)比較復(fù)雜，生化性能比較差，經(jīng)常出現(xiàn)廢水CODCr超標(biāo)。當(dāng)不達(dá)標(biāo)廢水返回循環(huán)處理時(shí)，效果更加惡化。因此，需要對(duì)生化出水進(jìn)行2次處理，以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

取電鍍廠生化出水，測(cè)得廢水CODCr177 mg/L，pH值6.8。試驗(yàn)分2個(gè)階段，先比較采用異相催化氧化與直接氧化的差異，再確定異相催化氧化的反應(yīng)條件，包括投加量、反應(yīng)時(shí)間和pH值等。

3.2直接雙氧水氧化和異相催化氧化比較

分2組，各取3份150 mL電鍍廢水，1組直接雙氧水氧化，1組異相催化氧化，雙氧水投加量分別為0.1 mL、0.2 mL和0.4 mL，反應(yīng)時(shí)間60 min，測(cè)試反應(yīng)后的CODCr值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　直接氧化與催化劑氧化

從表1數(shù)據(jù)可以看出，相同工作條件下，催化氧化出水要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于直接氧化出水，其CODCr可以達(dá)到80 mg/L以下，去除率達(dá)到59.89 %。說(shuō)明添加異相催化劑后雙氧水的氧化能力相比原來(lái)大大提高，更易分解有機(jī)物。

3.3雙氧水投加量對(duì)CODCr去除率的影響

取5份150 mL電鍍廢水，在異相催化劑條件下分別投加0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.4 mL和0.8 mL雙氧水，反應(yīng)時(shí)間60 min，測(cè)試反應(yīng)后的CODCr值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　雙氧水投加量對(duì)CODCr去除率的影響

從圖2可以看出，雙氧水對(duì)CODCr去除率有比較大的影響，隨著雙氧水投加量的增加，去除率上升，當(dāng)雙氧水投加量達(dá)到0.2 mL,，即V廢水∶V雙氧水=750∶1時(shí)，出水CODCr降低到70 mg/L，繼續(xù)投加雙氧水，去除率趨于平穩(wěn)。因此雙氧水較為合適的投加量為0.2 mL，即V廢水∶V雙氧水=750∶1。

3.4氧化反應(yīng)時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響

取5份150 mL電鍍廢水，均投加0.2 mL雙氧水，反應(yīng)時(shí)間分別為30 min、45 min、60 min、120 min和180 min。測(cè)試反應(yīng)后的CODCr值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出，隨著廢水的氧化時(shí)間增加，出水CODCr不斷降低，在60min時(shí)達(dá)到峰值，其后去除率趨于平衡，出水CODCr比較穩(wěn)定，因此較為可取的最佳反應(yīng)時(shí)間為60 min。

圖3　氧化停留時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響

3.5pH值對(duì)CODCr去除率的影響

各取150 mL電鍍廢水，用H2SO4或NaOH將pH值分別調(diào)節(jié)至2.8、4.5、6.8、9.3和11.6，各投加0.2 mL雙氧水，反應(yīng)時(shí)間60 min。測(cè)試反應(yīng)后的CODCr值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　不同pH值對(duì)CODCr去除率的影響

從圖4可以看出，隨著廢水pH值升高，CODCr去除率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)廢水pH值在6.8時(shí)處理效果最好，出水CODCr最低。說(shuō)明在pH值中性時(shí)，催化劑的催化工作狀態(tài)最佳，酸性條件下催化產(chǎn)生的·OH氧化基團(tuán)易被H所消耗，堿性狀態(tài)下則不易產(chǎn)生·OH氧化基團(tuán)。

4結(jié)論

(1) 采用雙氧水異相催化氧化，處理效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于直接雙氧水氧化。

(2) 雙氧水異相催化氧化的最佳工作條件：pH值=6.8，V廢水∶V雙氧水=750∶1，反應(yīng)時(shí)間60min。在此條件下，CODCr去除率達(dá)到59.89 %。

(3) 一般電鍍廢水的生化出水的pH值范圍在6～9，適合進(jìn)行雙氧水異相催化氧化；生化出水CODCr約80～170 mg/L，經(jīng)過(guò)雙氧水異相催化氧化處理后可以降至80 mg/L以下，達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2016-04-05

作者簡(jiǎn)介：陳胤暉(1978-)，男，工程師，碩士，主要從事環(huán)境工程，水污染控制、中水回用和零排放的研究工作。

中圖分類號(hào)：X781.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)10-0034-03