Fenton試劑氧化法去除染料廢水色度的實驗研究

王代芝 蔣惠夢

湖北師范大學城市與環境學院 （湖北黃石 435002）

我國是紡織印染工業第一大國，而紡織印染行業又是工業廢水排放的大戶，其廢水排放量約占整個工業廢水排放量的35%。據不完全統計，我國印染廢水排放量為3×106～4×106m3/d，印染廠每加工100 m織物，會產生3～5 t廢水，故由此造成的生態環境破壞及經濟損失是不可估量的。因此，要實現印染行業的可持續發展，必須首先解決印染行業的污染問題。

目前，國內的印染廢水處理方法以生化法為主，有的還將化學法與之串聯。任南琪等[1]概述了染料廢水處理的研究現狀及最新研究進展。林間俠[2]綜述了我國染料工業廢水處理方法的現狀及特點，介紹了處理印染廢水的實例以及一些新技術，其中包括吸附法（活性炭、天然黏土），無機混煉劑法，氧化法，以及生物法等。王紹溫等[3-6]綜述了近幾年來國內外采用吸附、混凝、膜分離等物理方法和光氧化、電氧化、濕式氧化、Fenton氧化、微波誘導、超聲催化氧化等化學氧化技術處理印染廢水的進展情況和優缺點，并指出物化法與生物法相耦合將是處理印染廢水經濟有效的工藝。

本著人與自然和諧相處的目標，以環境承載力為基礎、以綠色科技為動力，研究Fenton試劑氧化法對去除染料廢水色度的條件，對于實現廢水減量化、無害化、資源化，構建資源節約型、環境友好型社會，加快轉變經濟發展方式，全面貫徹落實科學發展觀起著至關重要的作用。

1 實驗方法

實驗用水是取自某印染廠的工業廢水，pH為4.78，色度為1250度。探討了反應時間、H2O2用量、FeSO4·7H2O 用量、FeSO4·7H2O與 H2O2的質量比、pH、溫度等6個單因素對染料廢水色度去除率的影響，確定影響效果比較大的因素。

2 實驗結果與討論

2.1 反應時間對去除染料廢水色度的影響

在6個潔凈的燒杯中分別加入100 mL原水，再各加入0.02 g FeSO4·7H2O、0.2 mLH2O2（質量分數為30%），分別攪拌 10，20，30，40，50 及 60 min 后靜置，取上清液測其色度，結果見圖1。

圖1 反應時間對去除染料廢水色度的影響

從圖1可見：反應剛開始時，染料廢水的脫色率隨著反應時間的增加而明顯升高；當反應時間為50 min時，染料廢水的脫色率已經達到84.33%；繼續增加反應時間，廢水脫色率有所下降，這說明50 min的時間已基本使反應趨于完全。因此，后續實驗的反應時間定為50 min。

2.2 H2O2用量對去除染料廢水色度的影響

在6個潔凈的燒杯中分別加入100 mL原水，0.02 g FeSO4·7H2O，再分別加入 0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mLH2O2，攪拌 50 min 后靜置，取上清液測其色度，結果見圖2。

圖2 H2O用量對去除染料廢水色度的影響

從圖2可見：當H2O2用量小于0.3 mL/100 mL廢水時，隨著H2O2用量的增加，脫色率明顯升高；當H2O2用量達到0.3 mL/100 mL廢水時，其脫色率已達到94.44%，此時廢水已基本無色，色度已達到《紡織染整工業水污染物排放標準》（GB 4287—2012）規定的廢水間接排放標準（色度≤80度）；當H2O2用量超過0.3 mL/100 mL廢水時，脫色率基本保持不變。因此，后續實驗中H2O2的用量定為0.3 mL/100 mL廢水。

2.3 FeSO4·7H2O用量對去除染料廢水色度的影響

在6個潔凈的燒杯中分別加入100 mL原水，各加入 0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06 g FeSO4·7H2O，再分別加入0.3 mL H2O2溶液，攪拌50 min后靜置，取上清液測其色度，結果見圖3。

從圖3可見：當FeSO4·7H2O用量小于0.000 2 g/mL時，脫色率隨著FeSO4·7H2O用量的增加而升高；當FeSO4·7H2O用量達到0.0002 g/mL時，脫色率已達到94.44%，此時廢水已基本無色，色度已達到GB 4287—2012規定的間接排放標準，并且此后脫色率基本保持不變。因此，后續實驗FeSO4·7H2O的用量定為0.0002 g/mL。

圖3 FeSO4·7H2O用量對去除染料廢水色度的影響

2.4 pH對去除染料廢水色度的影響

在6個潔凈的燒杯中各加入100 mL原水，分別調節 pH 為 2.0，4.0，6.0，8.0，10.0，12.0，各加入 0.02 gFeSO4·7H2O，0.3 mL H2O2，攪拌 50 min 后靜置，取上清液測其色度，結果見圖4。

圖4 pH對去除染料廢水色度的影響

從圖4可見：當染料廢水的pH小于4.0時，脫色率隨著pH的增大而升高；當pH為4.0時，脫色率達到94.44%；pH超過4.0后，脫色率隨著pH的增大而呈現降低的趨勢。這說明當染料廢水的pH為4.0時，色度去除效果較好。

2.5 溫度對去除染料廢水色度的影響

在6個潔凈的燒杯中分別加入100 mL原水，分別調節 pH 為 4.0，各加入 0.02 g FeSO4·7H2O，0.3 mL H2O2，置于恒溫振蕩器上，分別在 15，20，25，30，35，40℃條件下振蕩50 min后靜置，取上清液測其色度，結果見圖5。

從圖5可見：當染料廢水的溫度低于25℃時，脫色率隨著水溫的升高而升高；當水溫為25℃時，脫色率達到最大；當水溫超過25℃后，脫色率隨著水溫的升高而明顯降低。這說明當染料廢水的溫度為25℃時，色度去除效果較好。因此，在實際處理該廢水時，要將生產廢水降至合適溫度后再處理。

圖5 溫度對去除染料廢水色度的影響

3 結論

（1）隨著反應時間的延長，廢水脫色率逐漸升高，較佳反應時間為50 min；脫色率隨著H2O2用量的增加而升高，較佳用量為0.3 mL/100 mL廢水；FeSO4·7H2O的較佳用量為0.0002 g/mL。

（2）實驗范圍內，pH為4時，廢水的色度去除效果較好，而生產廢水的pH為4.78，因此進行脫色處理時不必調節其酸堿度。

（3）當染料廢水的溫度為25℃時，色度去除效果較好。在實際處理該廢水時，要將生產廢水降至合適溫度后再處理。

[1]任南琪,周顯嬌,郭婉茜,等.染料廢水處理技術研究進展[J].化工學報,2013,64(1):84-94.

[2]林間俠.染料廢水脫色方法研究 [J].商情,2013,3(19):190.

[3]王紹溫,陳勝,孫德智.物化法處理印染廢水的研究進展[J].工業水處理,2010,30(1):8-12.

[4]CHEN X,SUN H L.Dyeing and printing wastewater treatment usingfly-ash coated with chitosan[J].Chinese Journal ofOceanologyand Limnology,2009,27(4):875-881.

[5]王九思,卯暉.活性炭吸附—化學氧化處理印染廢水[J].蘭州鐵道學院學報(自然科學版),2000,19(6):77-80.

[6]羅海航.絮凝和化學氧化法處理染料及印染廢水研究的近況[J].染料工業,2001,38(4):42-46.