實(shí)驗(yàn)室高濃度有機(jī)廢水的存儲(chǔ)方式及處理方法研究

孟玲菊,王曉忠,李小松,劉 杰,王浩然,王怡菲

(河北民族師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)系,河北 承德 067000)

全國幾乎所有的綜合類院校或科學(xué)院所，都設(shè)有有機(jī)實(shí)驗(yàn)室，形成了“有實(shí)驗(yàn)必有廢水”的態(tài)勢，其中難降解的有機(jī)物廢物仍未得到根本治理[1],需要不斷的探索和研究[2-3]。本文以河北民族師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院有機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)廢水為主要研究對象，采取了如下處理方案。

1 高濃度有機(jī)廢水污染物的分類及儲(chǔ)存

高濃度有機(jī)廢水來源實(shí)驗(yàn)所需藥品和實(shí)驗(yàn)人員通過實(shí)驗(yàn)合成的廢棄物，通過改進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作流程、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案、選擇清潔替代性實(shí)驗(yàn)藥品等手段實(shí)現(xiàn)綠色清潔實(shí)驗(yàn)過程[4-5]。從而達(dá)到減少高濃度有機(jī)污染物的排放，甚至可以達(dá)到理想化的“零排放”。

按照有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和特性，可將實(shí)驗(yàn)室常見高濃度有機(jī)廢液分為：(1)烷基類；(2)苯系物類；(3)復(fù)雜類等。按其分類儲(chǔ)存便于處理。如烷烴類有機(jī)物廢水可用比較傳統(tǒng)的Fenton法處理，而芳烴類有機(jī)物可用氧化法處理得各種芳酸，在固化的方法處理，復(fù)雜高濃度有機(jī)物廢水可用簡易的氣燃法的方法處理[6-9]。

2 處理方法

2.1 Fenton法處理烷烴類高濃度有機(jī)廢水

(1)先定量取500mL廢液COD1值和pH值(用酸度計(jì)測定)，并記錄表1。

(2)取九只錐形瓶分別加入20.0mL廢液進(jìn)行如下處理:首先在磁力攪拌器上中速攪拌,然后以H2SO4或NaOH調(diào)整pH值5～7按實(shí)驗(yàn)所需加硫酸亞鐵和H2O2至錐形瓶中，并控制反應(yīng)時(shí)間如表1。恢復(fù)室溫，離心出清液20.00mL測定水樣的COD值和pH值，重復(fù)10次。每次改變過氧化氫量，硫酸亞鐵和反應(yīng)時(shí)間尋找最佳方案，見表1。

(3) COD測定：將離心出的20.0mL水樣至250mL磨口回流燒瓶中，準(zhǔn)確加入10.00mL 0.25mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及沸石連接冷凝回流裝置，加熱溫度調(diào)至150℃，沸騰后加入硫酸磷酸混合液(體積比1∶2)，加熱回流12min。用90mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶。溶液總體積少于140mL,否則因酸度太大，滴定終點(diǎn)不明顯。溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指試劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄標(biāo)準(zhǔn)溶液用量見表2。

表1 數(shù)據(jù)處理

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整合表

注：COD(O2,mg/L)=(V0-V1)*C*8*1000/V

C——硫酸亞鐵銨標(biāo)液濃度；V0——滴定空白樣硫酸亞鐵銨用量；V1——滴定水樣消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)液；V——水樣的體積；8——氧(1/2)的摩爾質(zhì)量(g/mol)。

去除率=(COD1-COD2)/COD1×100%

(4)結(jié)論：含烷烴類有機(jī)廢水用Fenton法處理時(shí)，最適合的方法是廢水與雙氧水的體積比10∶1；硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量比為10∶1；廢水的pH值為5.5；反應(yīng)時(shí)間為12h，COD的去除率達(dá)88.9%，達(dá)到到了排水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)室芳環(huán)類有機(jī)廢水處理

一般來說，苯酚以及烷基苯類有機(jī)試劑可以在pH值=3～5的環(huán)境下用Fenton法進(jìn)行消解，可用硫酸亞鐵銨來提供所需的二價(jià)鐵離子。在廢液中還含有苯、苯乙酮、硝基苯和氯苯等實(shí)驗(yàn)室常見的有機(jī)溶劑，利用上述Fenton的方法對于烷基苯以及苯酚作用明顯，而其他芳烴類不能徹底消解，可采用高錳酸鉀等強(qiáng)氧化性物質(zhì)對其在不同的環(huán)境下進(jìn)行氧化。在單獨(dú)利用高猛酸鉀進(jìn)行氧化時(shí)，搖勻的芳香類有機(jī)廢水與高錳酸鉀之間的比例及pH值表3。

表3 處理含芳環(huán)類有機(jī)物方案數(shù)據(jù)

2.2.1 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入的氧化劑較多同時(shí)所加廢液試劑較少時(shí)(如第1、2、3組)反應(yīng)器中會(huì)放出大量的熱同時(shí)會(huì)有白色煙霧冒出；加入氧化劑的量多在一定程度上會(huì)使氧化效果明顯(第2、6組)，但同時(shí)也會(huì)加大氧化劑的使用量造成藥品浪費(fèi)；而在相同條件下放置時(shí)間較長會(huì)使氧化的效果更加顯著(第10組)，但反應(yīng)時(shí)間超過48h時(shí)COD去除率變化不大。所以，最終將此類有機(jī)廢液與所需氧化劑高錳酸鉀之間的需要量大致定為每30mL中加入1.5g，且反應(yīng)消解時(shí)間為48h。

2.3 難溶性固體雜質(zhì)的處理

在上述的方法中都涉及到固體難溶物的產(chǎn)生，這些固體難溶物的存在會(huì)對處理產(chǎn)生影響，可以放入Ca(OH)2溶液中，再通入CO2使Ca(OH)2溶液變?yōu)樘妓徕}固體，所產(chǎn)生的固體難溶物夾雜其中，成為新形成的碳酸鈣固體的一部分，經(jīng)過長時(shí)間的固封消解最后變成無害的綠色物質(zhì)。

2.4 氣燃法處理高濃度復(fù)雜混合型有機(jī)物廢水

(1)有機(jī)物易燃燒，但對有機(jī)物廢水要點(diǎn)燃它也不易；即使點(diǎn)燃了，燃燒不充分也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。本研究采用氣燃的方法，通過調(diào)節(jié)可使有機(jī)物充分燃燒，產(chǎn)生的廢氣采用自研的裝置全部吸收，轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。

(2)自研裝置原理圖如下：

此裝置使用方法：

(1)把高濃度有機(jī)物廢水加注到廢水貯藏室，打開循環(huán)冷卻水。

(2)在燃燒室裝置下的酒精燃燒池內(nèi)加注10mL酒精，并點(diǎn)燃，同時(shí)打開廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)閥。

(3)酒精燃燒池內(nèi)酒精燃燒完后，通過調(diào)節(jié)使燃燒火焰充分燃燒，無黑煙。

(4)打開抽氣裝置，使產(chǎn)生的氣進(jìn)入吸收裝置。

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(本文文獻(xiàn)格式：孟玲菊,王曉忠,李小松,等.實(shí)驗(yàn)室高濃度有機(jī)廢水的存儲(chǔ)方式及處理方法研究[J].山東化工，2018，47(02)：146-148.)