微波催化氧化联用技术处理敌百虫农药废水

因可能是酸性条件更有利于活性炭对有机物的吸附 .[9] 因此试验确定最佳废水的 pH 为1.
2.2
微波处理时间对 COD 去除率的影晌 由图 2 可知:在 1~5 min 之间，随着加热时间的延长， COD 去除率逐渐增大，但 5 min 后去除率
增加缓慢或不再增加.其原因是开始时在微波辐照下， Fe 2+和 H 2 0 2 反应生成的 .OH 自由基逐渐增 多，它具有氧化能力，使有机物被氧化成 CO2 和小分子有机物，反应速率较快.但时间的延长不会提 高 COD 的去除率，故试验确定最佳微波处理时间为 5 min.
1
1. 1
实验部分
主要仪器和材料 仪器 :pH 计(上海精密科学仪器有限公司); ER-692 型微波炉(功率 65~650 W ，频率 2 450
MHz ，中国电子器件工业总公司国营七七八厂); BS-223s 型分析天平 (Sartori us) ;电炉 (800 W ，上
海申航五金电器厂丹阳分厂).
(g'
。
Fig. 4
p( 活性炭 )/(g'
L -1) :2; tlmin:5; P/W: 350
2.5
活性炭加入量对 COD 去除率的影晌
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由图 5 可知:随着活性炭加入量的增加， COD
( 协C 篮· 啊 。 。
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吁 ， 『 ，
去除率逐渐增加，到 8 g' L一 1 后 COD 去除率趋于
处理条件为 :p( 进水 CO D> /(mg.
,
2.3
微波加热功率对 COD 去除率的影晌
由图 3 可知:随着微波功率的增加， COD 去除率增加，到 350 W 时达到最大.这是因为在微波功
率增加时，体系温度升高， • OH 活性增强，氧化能力提高;当微波功率达到 350 W 时，体系接近沸
腾，故当微波功率再增加时，反应体系达到沸腾，此时 H 2 0 2 部分挥发分解成 O 2 和 H 2 0 ，不利于生成
收稿日期 :2009-06-03
基金项目:扬州大学科研基金资助项目(
铃联系人，
H0211077)
E-mail: wzb6017@
第 4 期
林业星等 z 微波催化氧化联用技术处理敌百虫农药废水
41
1. 2
分析方法
按 GB 11914-89(( 重锚酸饵法》测定废水 COD.
1. 3
实验
3. 902 min.
关键词:催化氧化;活性炭;微波辐照;敌百虫;农药废水处理 中图分类号:
X 703. 1
文献标识码 :A
文章编号:
1007 - 824X(2009)04 - 0040 - 05
有机磷农药是我国目前使用最广泛的农药，主要包括敌百虫、对硫磷、乐果等，年产量近 24X
104t[l] ，其生产过程中产生废水的共同特点是 COD 值高，有机磷含量高，有的还含有大量有机磷农 药中间体及水解产物，毒性大，可生化性差，且排放量大.如果这类废水不经有效处理就排放，则将给 水体造成极大的污染.目前对这类废水采用的生化处理方法如活性污泥法川、序批式活性污泥法 (sequencing batch reactor ， SBR)[3J 虽然能有效降解有机磷农药，但须培养驯化降解菌，废水需要预处理
Fig. 3
The effect of the microwave degradatioo power 00 the removal rate of COD 处理条件为 :p( 进水 COD)/(mg' L -1) :709.56;
p( F eSO
, )1(g • L -1 ) : O. 7 ;伊(H 2 02 )/(mL. L -1) :5;
(mL. L-l):4; tlmin:5; P/W:350
2.6
不同反应条件处理效果的比较
1)处理条件.①微波辐照 :p( 活性炭) /( g •
Fig. 5
L -1 ) : 8; <p ( Hz O 2 ) / (mL • L- 1 ): 4;ρ(FeSO，
②常温处理: p( 活性炭 )/(g' L一 1 8; 伊 (HzOz
)/
)/
(g'L-1):0.7; pH:1; t/min: 5; P/W: 350;
) :
1 ):4;p(FeS04)/(g'L- 1 ): 0.7; pH: 1; 振荡 5 min; ③电炉加热: pH: 1; P/W: 800; (mL'Lρ( 活性炭 )/(g' L- 1 ): 8; <p (HzOz)/(mL' L- 1 ): 4; p(FeSO, )/(g' L- 1 ): 0.7; t/min: 5.
+H
2
0
2
•
Fe3+
+ OH- + . OH[7J ，由此可知， pH 值过高不利于反应生成
.OH 自由基， • OH 自由基能氧化大部分有机物，是使 COD 降低的主要原因山， • OH 自由基数量
少，处理效果自然就差.而且 pH 值过高， H 2 0 2 不稳定，易分解.而在酸性榕液中处理效果较好，原
p(FeSO )/(g • L -1) :0.
p( 活性炭) / (g • L -1
,
7;
伊( H 2 02 ) / (mL • L
1)
:
5;
) :
2; P /W : 350; t/ min: 10
L -1) :710.15; p(FeSO )/(g • L -1) :0.7; 伊 (H 2 0 2 )/(mL. L-I):5; p( 活性炭 )/(g. L-I):2; P/W: 350; pH:l
材料 2 双氧水 (30% ，上海化学试剂有限公司， AR); FeS04 (恒利试剂厂， AR) ;颗粒活性炭;
H 2 S0 4 (恒利试剂厂， AR); KOH (宜兴市第二化学试剂厂， AR) ;敌百虫农药原水取自扬州某农药
厂;实验废水由农药原水稀释 200 倍后得到，其 COD 值约为 714.42 mg • L- 1 .pH=2. 36.
检测 COD.
2
2.1
结果与讨论
废水酸度对 COD 去除率的影晌
从图 1 中可以看出 :pH 在 1~6 之间时， COD 去除率先下降而后略上升， pH=l 时去除率最高，
pH=5~6 时去除率相差不大， pH=3 时去除率最低.其原因是: Fe2+和 H 2 0 2 反应生成的产物中有
OH-
，其反应式为 Fe2+
才能达到适宜的可生化性，运行周期长，运行效果受外界环境变化影响较大.最近十几年来，人们开始 注意到微波技术在环境保护方面的应用，现已成功用于废气、废水、固废的处理及环境监测等方面.房 轶韵等[ 4J 采用微波诱导催化氧化法成功处理了活性艳红，褪色率达 98.2% ， COD 去除率达 84.5%. 微波辐照对化学反应的作用除了加热反应物引起反应速率加快以外，还具有电磁场对反应分子间行
2) 不同处理条件的效果比较.由表 I 可知 z ①微波辐照下，单独用活性炭或 H 2 0 2 的去除率均
不及加入 C-H 2 0 2 -FeS04 或 C-H Z 0 2 的去除率高，这是微波、 H 2 0 2 和 Fe3+协同作用的结果，也说明
因为过量的 H 2 0 2 会与 .OH 自由基反应产生 H 2 0 和 02[ 时.此外，榕液中过量的 H 2 0 2 也会与
.OH 自由基反应生成过氧化程基自由基[111 ，而过氧化起基自由基的氧化性能相对较弱.试验最终确
定最佳 H 2 0 Z 加入量为 4
mL • L -1. 95
(
88 87
在 250 mL 锥形瓶中依次加入活性炭、 FeS04 、双氧水、 100 mL 实验废水，瓶口用生胶带密封后放 入微波炉中，设定好微波加热功率和微波处理时间后开始加热;反应结束后取出锥形瓶，将废水倒入
烧杯中，并用蒸锢水冲洗胶带内层一并倒入烧杯中，调节其 pH 值为 2.36 ，静置，沉淀，过滤，取滤液，
èf. 86
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图 4
2
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8
10
12
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14
16
伊(双氧水)/(mL'C
图 3
微波加热功率对 COD 去除率的影晌
双氧水加入量对 COD 去除率的影晌
加入量为 4
mL • L- 1 、活性炭加入量为 8 g • L- 1 、微波加热功率为 350 W 、微波处理时间为 5 min 时， COD
去除率为 92.18%. 动力学研究表明，在最佳条件下反应的表观过程近似符合一级反应规律，其动力学方
程为 ln Cflü/P) =0. 177 6 t+O. 027 9 ，速率常数 k=0.177 6 min- I ，相关系数为 0.974 7 ，半衰期 t 川=
.OH ，导致 COD 去除率下降.故试验确定最佳微波处理功率为 350
W.
42 2.4
扬州大学学报(自然科学版)
第 12 卷
双氧水加入量对 COD 去除率的影晌
由图 4 可知 :COD 去除率先略有增大，而后逐渐减小，这是因为溶液中 H 2 0 2 体积分数的增大导 致更多的 .OH 自由基产生，有更为有效的降解作用，但当 H 2 0 2 过量后 COD 去除率逐渐下降，这是