芬頓氧化處理制藥廢水中溶解性惰性有機物的研究

文_鄧安平 許洋城 熊爽 宜昌東陽光藥業股份有限公司

制藥廢水成分復雜、COD 高，水質不穩定，廢水中的有機物不僅難降解，有的還會抑制微生物的生長。在生化法處理廢水工藝應用中，進水中溶解性惰性有機物含量（SI）決定了污水處理廠出水COD 的下限，是出水能否達標排放的決定性指標。芬頓（Fenton）試劑在酸性(pH＜3.0)條件下產生高活性的羥基自由基(·OH) ， 由于其具有高的氧化電位(2.8eV)，能氧化許多有機物，可以和有機物發生去氫反應、親電加成、取代反應和電子轉移反應，進而使有機污染物降解。

1 實驗部分

1.1 進水水質及運行條件（表1）

表1 實驗所用主要試劑

實驗所用主要儀器：混凝試驗攪拌機ZR4-6，電子天平PL2002，梅特勒-托利多pH 計F2。

1.2 采樣及檢測

實驗啟動后依據反應時間樣進行取樣，去除懸浮物檢測COD、pH。

2 結果與討論

2.1 工藝條件加量實驗（表2）

表2 Fenton氧化過程中加量比例

2.2 不同雙氧水

起始反應條件為：pH=3，T=45min，考察芬頓試劑加量比例對系統Ⅱ好氧水樣降解率的影響。由圖1 可知，當固定FeSO4濃度變化時，隨著H2O2濃度的增加，COD 去除率先增大后呈下降曲線，當H2O2濃度為3‰～5‰時，COD 去除率達到60%左右，再增加H2O2的濃度，COD 去除率呈下降趨勢，所以再增加H2O2的量意義不大。

圖1 不同H2O2 加量下COD 去除率變化曲線圖

如圖2 所示，當固定H2O2濃度變化時，FeSO4濃度變化范圍為2‰～6‰，COD 去除率變化在40%～70%內。綜上所述，選取FeSO4：H2O2的最佳加量比例為2：3 或者5：6，其COD 去除率為60%～70%。

圖2 不同FeSO4 加量下COD 去除率變化曲線圖

2.3 Fenton氧化過程中反應時間影響實驗

Fenton 試劑處理系統Ⅱ好氧水樣時，COD 的去除率隨時間的延長（15 ～90min 階段）而增大，90min 后COD 的去除率接近最大值57%，而后基本維持穩定。也有其他文獻表明，在催化氧化反應進行至45 ～60min 時，去除率達到最大值，由此表明，Fenton 試劑處理難降解廢水的反應時間與廢水的pH 值及其所含有機物的種類有關，不同類型廢水催化氧化時間有所不同。

2.4 Fenton氧化過程中pH值影響實驗

起始反應條件為：FeSO4：H2O2=2：3 和2：4（互為對照組），T=45min，考察初始pH值對系統Ⅱ好氧水樣降解率的影響。pH為2 時，溶液中H+濃度過高，Fe3+不能順利地被還原為Fe2+，催化反應受阻，COD 去除率為0；而pH 升高至4 ～5 時不僅抑制·OH 的產生，而且使溶液中的Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力。所以選取的適宜pH 為3。

3 結論

Fenton 高級氧化技術處理廢水工藝簡單、操作方便、反應速度快、氧化速率高、是一種十分有效的物化處理方法，且基建投資低、設備維護簡單、反應條件溫和，對后續的處理無毒害作用，對環境友好。

該實驗利用Fenton 試劑（Fe2+/H2O2）處理系統Ⅱ好氧水樣，通過對出水COD 的檢測結果顯示，Fenton 試劑對系統Ⅱ好氧水有良好的去除效果。在考慮實際運行成本情況下，選取芬頓試劑FeSO4：H2O2=2：3，pH=3 的條件下處理90min 效果較好，COD 去除率通過兩次重復實驗證明可達到60%～70%。