芬頓氧化法深度處理制藥廢水的研究

左 慧 , 張春紅 , 羊新文 , 張俊峰

(天方藥業有限公司，河南 駐馬店 463000)

資源與環境

芬頓氧化法深度處理制藥廢水的研究

左 慧 , 張春紅 , 羊新文 , 張俊峰

(天方藥業有限公司，河南 駐馬店 463000)

制藥廢水COD值高且含有微生物難以降解的成分，通過常規生化處理工藝難以使出水達標。本實驗以某制藥廠好氧池出水為研究對象，考察了在常溫常壓下PH、雙氧水與COD的質量濃度比，芬頓試劑配比，氧化反應時間對COD去除效率的影響，確定了最佳工藝條件是：pH值=4、ρ(H2O2)：COD為4:1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1、氧化反應時間為20min時COD的去除率達到83.75%，COD的質量濃度降到了70mg/L以下。

芬頓氧化法；制藥；廢水

制藥廢水的特點是成分復雜、COD值高、可生化性差，經過常規的厭氧及好氧生化處理后，廢水COD難以達到排放標準，此時廢水COD主要由難以生物降解的有機物貢獻，因此采用Fenton試劑高級氧化法進一步處理廢水，對其氧化規律進行探索和研究。

1 實驗部分

1.1 水樣來源及水質

實驗廢水來自某制藥廠好氧池生化出水，其主要水質指標如下：pH值為6.5～7.5；COD為450～530mg/L，均值為480 mg/L。

1.2 儀器和試劑

儀器：COD消解器：5B-1B；精密電子天平：FA2204B；酸度計：PB-10；控溫磁力攪拌器：HJ-6A

試劑：H2O2(30%),七水合硫酸亞鐵(分析純)，濃硫酸(分析純)，氫氧化(分析純)

1.2 實驗方法

為全面反映各因素對氧化反應的影響，首先進行正交試驗，然后再做單因素試驗確定反應的最佳條件，具體步驟是按分組分別取500mL水樣于1000mL燒杯中，用濃硫酸或氫氧化鈉調節pH，之后加入相應計量的H2O2，再按一定比例加入七水合硫酸亞鐵，控制反應時間，反應結束后用氫氧化鈉調節pH至中性，沉淀后取上清液測定COD。

2.3 分析方法：采用重鉻酸鉀法測定COD。

3 實驗結果與討

3.1 正交試驗結果的分析

4）田間卵果率達到1%時，噴第1次藥，間隔15～20天噴1次，可選用藥劑有25%滅幼脲3號1 000倍液、青蟲菌6號懸浮劑1 000倍液、2.5%三氟氯氰菊酯（功夫）6 000倍液、10%氯氰菊酯（安綠寶）3 000倍液。

以pH值、ρ(H2O2)：COD、n(H2O2)：n(Fe2+)為研究因素，每個因素3個水平， pH值:3、4、5；ρ(H2O2)：COD：3:1、4:1、5:1；n(H2O2)：n(Fe2+)：1:2、1:1、2:1。正交試驗結果如表1所示：

表1 (k以反應20min COD去除率計算)

由極差分析得出影響因素先后順序為： n(H2O2)：n(Fe2+) >pH值 >ρ(H2O2)：COD，k值分析表明各因素對COD去除率的影響均呈現先增大后減小的趨勢。基于以上的分析，可以預測較優工藝條件為：初始反應pH值為4，ρ(H2O2)：COD為4:1，n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1.

3.2 單因素試驗

分別考察pH、ρ(H2O2)：COD、n(H2O2)：n(Fe2+)、反應時間對COD去除率的影響

3.2.1 pH對COD去除率的影響

當ρ(H2O2)：COD=4、n(H2O2)：n(Fe2+)=1、反應時間20min時，初始反應PH對COD去除率的影響如圖1所示，由圖1可知在pH值為4時，COD的去除率最大，芬頓試劑在酸性條件下H2O2分解速度快，能被催化產生羥基自由基，一般要求pH值在3～5之間，pH值過低會降低H2O2的分解速度，且H+會消耗羥基自由基，不利于氧化反應；pH過高Fe2+會以膠體形式存在，導致體系的催化和化學活性下降或消失，本實驗中pH值為4時處理效果較好。

3.2.2 ρ(H2O2)：COD對COD去除率的影響

當pH值為4、ρ(H2O2)：COD為4：1、反應時間20min時，n(H2O2)：n(Fe2+)對COD去除率的影響如圖3所示，由圖3可知在n(H2O2)：n(Fe2+)為1：1時，COD的去除率最大，n(H2O2)：n(Fe2+)對去除COD起決定作用,隨著 Fe2+濃度的增加COD的去除率先增大后減小，這是因為初期隨著 Fe2+濃度的增加，催化產生的OH-也在增加，COD的去除率不斷提高，但是當Fe2+濃度進一步增加時，Fe2+在一定pH值條件下發生如下副反應：Fe2++ OH-+ 2H2O→Fe(OH)3+ 2H+，反應中生成的Fe3+也會與H2O2發生如下反應：Fe3++3 H2O2+2H2O→2H2FeO4+ 6H+；2H2FeO4+ 3 H2O2→2Fe(OH)3+2H2O+3O2

結果是當Fe2+濃度過量時消耗了部分H2O2及OH-造成COD的去除率減小。因此本實驗選擇n(H2O2)：n(Fe2+)為1：1。

圖1 初始反應pH對COD去除率的影響

圖2 ρ(H2O2)：COD對COD去除率的影響

圖3 nH2O2:nFe2+對COD去除率的影響

圖4 反應時間對COD去除率的影響

3.2.4 反應時間對COD去除率的影響

當pH值為4、ρ(H2O2)：COD為4：1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1，反應時間對COD去除率的影響如圖4所示，由圖4可知芬頓氧化在很短的時間就完成了反應，在20min以后COD去除率變化幅度不大。

基于以上的分析，可以選擇較優工藝條件為：初始反應pH值為4、ρ(H2O2)：COD為4:1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1、反應時間20min。

2.3 驗證試驗

在pH值為4、ρ(H2O2)：COD為4:1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1、反應時間20min的試驗條件下進行驗證試驗，其COD去除率達到83.75%，COD的質量濃度可降到 70 mg/L 以下。可以認為選取初始反應PH為4、ρ(H2O2)：COD為4:1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1、反應時間20min為 Fenton 試劑深度處理該制藥廢水的最佳方案是合理的。

3 結論

采用 Fenton 試劑對制藥廢水常規處理后的出水進一步氧化處理，取得了明顯的效果，試驗的主要結論如下：

( 1)芬頓試劑的配比、pH值、反應時間等對處理制藥廢水的效果有明顯的影響，影響因素先后順序為： n(H2O2)：n(Fe2+) >pH >ρ(H2O2)：COD，其中n(H2O2)：n(Fe2+)的影響居主導地位。各因素對COD去除率的影響均呈現先增大后減小的趨勢(反應時間的影響是停滯)。

( 2)對該制藥廢水常規處理后的出水進行Fenton 試劑深度處理試驗研究，其最佳工藝條件為：初始反應pH值為4、ρ(H2O2)：COD為4:1、n(H2O2)：n(Fe2+)為1:1、反應時間20min。在此條件下，COD的去除率達到 83.75%，COD的質量濃度可降到70mg/L以下，處理后排水可達到現行國家污水排放標準。

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(本文文獻格式：左 慧 , 張春紅 , 羊新文 , 等.芬頓氧化法深度處理制藥廢水的研究[J].山東化工，2016，45(14)：132-134.)

2016-05-15

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1008-021X(2016)14-0132-03