絮凝沉淀+Fenton法處理有機硅廢水工藝研究

（東風設計研究院有限公司 湖北武漢 430073）

0 引言

有機硅是一類品類眾多、性能優異和應用廣闊的新型化工產品。當前，各類硅烷、硅氧烷中間體以及由它們制得的硅油、硅橡膠、硅樹脂等產品，已在電子電氣、建筑、汽車、紡織、輕工、化妝品、醫療、食品等行業獲得廣泛的應用。有機硅化合物，是指含有硅-碳（Si-C）鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物，如 CH3SiH3、ClH2CSiCl3、C6H5SiCl3等均為有機硅化合物[1]。

有機硅材料被譽為“工業味精”，主要分為硅橡膠、硅油及二次加工品、硅樹脂及硅烷偶聯劑4大類產品[2]。有機硅生產排放的廢水一般具有鹽度高、可生化性差、有機污染物種類復雜、濃度高、毒性高等特點。有機硅的生產工藝決定了其廢水中有機污染物成分復雜，且多為難生化降解的有機物質。

Fenton高級氧化作為1種較為成熟的物化處理污水手段，在很多工業廢水處理工程中采用[3-4]。針對有機硅生產廢水的特點，采用Fenton高級氧化方法來降低污水中的COD，提高B／C，降低生物毒性[5]。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗廢水處理

廢水取自湖北某有機硅生產企業，該廢水處理站主要處理有機硅生產過程產生的廢水，廢水水質見表1。各水質指標參考國家標準測定方法測定。

表1 有機硅廢水污染物指標

2.2 試驗設計

有機硅廢水采用添加PAC（質量濃度為10%）、PAM（質量濃度為0.1%）絮凝沉淀，采用梯度試驗法進行對比，沉淀1 h后測定上清液濁度，試驗方法如表2。通過試驗1得到最佳PAM投加比例，通過試驗2得到最佳PAC投加比例。

表2 有機硅廢水污染物指標 %

Fenton試驗按照L9（33）正交試驗設計表設計，考查了3因素 3 水平，3 因素為 H2O2∶COD 質量比、H2O2∶FeSO4摩爾比、反應時間，設置條件如表3。

正交試驗設置見表4。

表4 正交試驗設計表

試驗處理組設置2次重復，對照組為采用相同的污水，不添加Fenton藥劑進行試驗。

經混凝沉淀預處理后的污水，取100 mL水樣，置于250 mL燒杯中，用硫酸調節pH值為3，然后依次在水樣中加入FeSO4和H2O2，用六聯攪拌裝置恒溫攪拌，反應時間為變量，反應完畢后用氫氧化鈉溶液調節pH值至10，待雙氧水完全分解后，取上清液測定COD。

2.3 分析測定

濁度采用分光光度計測定；COD的測定采用國標GB 11914—89化學需氧量的測定法；pH值采用酸度計測定。

2.4 試劑

①雙氧水：濃度為30%，工業純；②FeSO4·7H2O：分析純試劑，配制濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；③氫氧化鈉：分析純試劑，配制濃度為10%的氫氧化鈉溶液；④濃硫酸：分析純試劑，濃度為98%；⑤重鉻酸鉀：分析純試劑，配制濃度為0.25 mol/L的重鉻酸鉀溶液；⑥硫酸亞鐵銨：分析純試劑，配制硫酸亞鐵銨溶液。

2.5 主要試驗儀器

①SP-752紫外可見分光光度計；②雷磁酸度計phs-25酸度計；③HJ-4多頭磁力加熱攪拌器、數顯恒溫磁力攪拌器；④默克Merck TR系列加熱消解器/消解爐（TR 320）。

3 結果與分析

3.1 絮凝處理有機硅廢水最佳工藝條件

研究表明，從絮凝沉淀實驗1分析圖1中可以得到最佳PAM溶液添加量為1.00%（體積添加比例）時，濁度最低；根據這個結果進行絮凝沉淀實驗2，從實驗結果分析圖2中可以得到最佳PAC溶液添加量為1.00%（體積添加比例）時，濁度最低。

然后根據以上最佳的絮凝劑添加比例PAM溶液添加量為1.00%（體積添加比例）和PAC溶液添加量為1.00%（體積添加比例）對有機硅廢水進行絮凝沉淀處理，出水再進行Fenton氧化試驗，根據分析得到經過絮凝沉淀處理廢水COD為8 500 mg/L，COD去除率為18.27%。

3.2 Fenton法處理有機硅廢水正交實驗結果

研究表明，Fenton法處理有機硅廢水具有較好的效果，影響Fenton法的處理效果因素主要有H2O2添加量、FeSO4添加量、反應時間。正交試驗結果見表5。

采用正交結果直觀分析，表中K1、K2、K3數據為所對應條件下COD去除率的總和，k1、k2、k3數據為所對應條件下 COD去除率的平均值，k最大值對應的水平為最佳水平，R為k值中最大值減去最小值，R值反映了對應條件對實驗的影響程度，R值越大影響程度越高。

表6中可以得到，對COD去除率影響因素大小依次為：H2O2添加量>反應時間>FeSO4添加量，從試驗指標水平來看，實驗7 COD去除率最高為43.76%，從正交試驗結果分析，最佳的工藝條件為 H2O2∶COD=4∶1、H2O2∶FeSO4=6∶1、 反應時間=300 min。

根據以上試驗結果分析，由于有機硅廢水中主要污染物有甲醇、乙醇、二氧化硅、硅氧烷等有機物，采用絮凝法對有機硅廢水具有較好的澄清效果，對COD去除有一定的作用，但是不是很明顯，主要原因是水溶態的有機物含量較高；采用高級氧化具有較好的效果，對COD的去除率最高能達到40%以上，但是再增加H2O2用量對COD去除影響不大。

表5 正交試驗結果表

表6 正交試驗結果分析表 %

4 結論

（1）從絮凝沉淀實驗結果分析得到，最佳的絮凝劑添加比例，PAM溶液（質量濃度為0.1%）添加量為1.00%（體積添加比例），PAC溶液（質量濃度為10%）添加量為1.00%（體積添加比例）；

（2）從Fenton實驗結果分析得到，最佳的工藝條件為H2O2∶COD=4∶1、H2O2∶FeSO4=6∶1、反應時間=300 min；

（3）經絮凝沉淀+Fenton高級氧化組合處理后的有機硅廢水，COD去除率能達到55%左右。