采用Fenton體系處理ABS污水

郭清海

（中國石油大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶163714）

ABS生產(chǎn)廢水包括丙烯腈、丁二烯、苯乙烯及其聚合物、ABS乳液，松香肥皂、十二硫醇，DMF，乙苯和其它未反應(yīng)的底物生產(chǎn)。Fenton試劑通過產(chǎn)生的羥基自由基離子進攻有機物分子奪取氫，將大分子有機物降解為小分子有機物或礦化為CO2和水分子等，具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等條件緩和及無2次污染等優(yōu)點。在微波Fenton體系中，微波能促進H2O2產(chǎn)生羥基自由基，提高其對體系的氧化能力，將難降解的有機物氧化，提高廢水的可生化性，根據(jù)其具體氧化機理來實現(xiàn)整個過程［1］。

1 ABS廢水的水質(zhì)特點

1.1 ABS廢水的理化性質(zhì)

ABS廢水是常見的工業(yè)廢水，ABS樹脂合成原料品種多，助劑添加種類多、添加量大，導(dǎo)致了ABS廢水成分復(fù)雜，給治理工作帶來很多困難，ABS廢水中主要污染物為CODcr（化學(xué)需氧量）、SS（懸浮物）、pH。ABS酸性水與真空泵污水pH值、COD高、懸浮物濃度高，污染物組成復(fù)雜，是造成ABS廢水難以處理的主要原因［2,3］。

1.2 ABS廢水組成

ABS廢水中的有機污染物為少量ABS樹脂生產(chǎn)原料及部分添加劑。小分子有機污染物的含量在1～10 mg/L之間，COD主要來自反應(yīng)中產(chǎn)生的高沸點大分子低聚物。用混凝沉淀法處理ABS樹脂廢水只能去除20%～30%的可溶性有機污染物［4］。

2 實驗部分

2.1 主要原料

ABS污水，大慶石化公司化工三廠。

2.2 主要設(shè)備及儀器

實驗采用設(shè)備：MKJ-J1-5型臺式微波試驗爐，為家用格蘭仕牌微波爐改裝而成，輸出功率為0～800 W連續(xù)可調(diào)，時間設(shè)定為0～99 h 99 min。微波設(shè)備組成：微波源系統(tǒng)、微波腔體系統(tǒng)、電控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。

3 實驗過程

3.1 試劑投加量對ABS廢水處理效果的影響

3.1.1 實驗過程（1）取500 mL燒杯6個，編號為1～6；（2）向6個燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）向1～6號燒杯中分別加入0.4、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0 mL的FeSO4·7H2O和4、8、10、12、16、20 mL的30%H2O2；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，然后各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測出各個消解瓶中的COD值。

3.1.2 實驗結(jié)果分析Fenton試劑投加量的實驗數(shù)據(jù)記錄見表1，不同投加量的COD去除率見圖1。由表1及圖1可見，COD去除率隨投加Fenton試劑的量先增大后減小，且開始時增大的數(shù)值明顯，是由于開始時Fe2+含量低催化緩慢，生成羥基自由基量少，降解過程受到抑制，因此COD去除率較低。隨著投加量增大，F(xiàn)e2+濃度增大，催化作用增強生成羥基自由基含量增多，降解效果變得明顯，因此COD去除率隨之而增大。隨著投加量增多，F(xiàn)e2+變的過量，生成大量羥基自由基聚集泯滅，催化效果急劇下降，因此COD去除率隨之而減小。

表1 探究Fenton試劑投加量的實驗數(shù)據(jù)記錄

圖1 探究Fenton試劑投加量的實驗曲線

3.2 初始p H對ABS廢水處理效果的影響

3.2.1 實驗過程（1）取500 mL燒杯6個，編號為1～6；（2）向6個燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值分別為1、2、3、4、5、6；（4）向1～6號燒杯中分別加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL的30%H2O2；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測出各個消解瓶中的COD值。

3.2.2 實驗結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)記錄見表2，不同初始pH下的COD去除率見圖2。由表2和圖2可見，pH小于3時，COD去除率隨著pH值的增大而增大，當(dāng)?shù)竭_3時達到最大值，隨后COD去除率隨著pH值的增大而減小。開始時增大數(shù)值明顯，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無選擇性氧化大多數(shù)有機物，因此水中COD去除率升高明顯。隨著pH增大，F(xiàn)e2+、Fe3+以氫氧化物形式形成沉淀失去催化能力，因此COD去除率隨之減小。

表2 探究初始p H的數(shù)據(jù)記錄

圖2 探究初始pH的實驗曲線

3.3 Fe2+/H2O2摩爾比對ABS廢水處理效果的影響

3.3.1 實驗過程（1）取500 mL燒杯6個，編號為1～6；（2）向6個燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）控制FeSO4·7H2O和H2O2摩爾比為1:5、1:8、1:10、1:15和1:20；（5）攪拌（200 r/min）60 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測出各個消解瓶中的COD值。3.3.2實驗結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)記錄見表3，不同H2O2投加量的COD去除率見圖3。

圖3 探究Fe2+/H2O2摩爾比的實驗曲線

表3 探究Fe2+/H2O2摩爾比的數(shù)據(jù)記錄

由表3及圖3可見，COD去除率隨著摩爾比增大數(shù)值上先增大后減小，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無選擇性氧化大多數(shù)有機物。隨著投加量增大，過量的H2O2會捕捉羥基自由基，因為H2O2本來就是羥基自由基清除劑。隨著羥基自由基減少，水中有機物不能被有效的去除，COD去除率隨之而減小。

3.4 攪拌時間對ABS廢水處理效果的影響

3.4.1 實驗過程（1）取500 mL燒杯7個，編號為1-7；（2）向7個燒杯中分別加入200 mL水樣；（3）用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣pH值為3；（4）向1～7號燒杯中分別加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2；（5）攪拌（200 r/min）10、20、30、40、60、80、90 min；（6）攪拌完后水樣各稀釋10倍，靜置0.5 h，然后各取出2 mL水樣和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，準確消解2 h后將消解瓶置于室溫；（7）測出各個消解瓶中的COD值。

3.4.2 實驗結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)記錄見表4，不同攪拌時間下的COD去除率見圖4。

由表4及圖4可見，COD去除率曲線隨著攪拌時間增長先升高后基本不變。開始時升高十分明顯，是由于H2O2在Fe2+離子催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基可以無選擇性氧化大多數(shù)有機物。因此水中COD值升高明顯。但隨著攪拌時間的增長水中H2O2在Fe2+離子催化作用下生成的羥基自由基反應(yīng)完，無法再繼續(xù)氧化水中有機物，因此曲線趨勢上上呈現(xiàn)較為平緩的狀態(tài)［5］。

表4 探究攪拌時間的實驗數(shù)據(jù)記錄

圖4 探究攪拌時間的實驗曲線

4 結(jié)論

探討了Fenton法處理ABS廢水各因素對去除COD的影響，確定了最佳工藝參數(shù)：當(dāng)Fenton法投加1.2 mLFeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2，保持pH值為3，F(xiàn)eSO4/H2O2為1：10，攪拌60 min時達到處理的最佳效果，COD去除率可以達到40%左右。可以得出當(dāng)應(yīng)用微波輔助處理時，對于ABS廢水中COD有著更加高效率的去除效果的結(jié)論。