Fenton试剂氧化法对染料中间体废水的深度处理

染料中间体废水主要为带有硝基、氨基和磺酸 基等取代基团的芳香族化合物，具有成分复杂、难 降解有机物含量高、色度高、毒性大等特点，常规生 化处理出水难以达到排放标准要求。近年来，对常 规生化处理后的工业废水进行深度处理并回用的 要求日益迫切。Fenton 试剂氧化法因其反应速度快、 操作简单、处理效果好而受到重视，但将其应用于 染料中间体废水深度处理的研究报道很少。目前 仅知张英等[1] 做了铁催化内电解法预处理高浓度、 高盐度和高色度的染料中间体废水的效果的研究。 本文着重研究废水经铁催化内电解、水解酸化、好 氧组合工艺处理后，再经 Fenton 试剂氧化法深度处 理的效果及影响因素。
净水技术 2011，30（6）：28-30，52
Water VPuorl.ifi3c0a,tiNono.T6e,c2h0n1ol1ogy
Fe nton 试剂氧化法对染料中间体废水的深度处理
任国栋 1，魏宏斌 1，唐秀华 2，张 英 1，陈良才 2
（1．同济大学环境科学与工程学院，上海 200092；2．上海中耀环保实业有限公司，上海 200092）
在反应温度为 30 ℃、反应时间为 2 h、初始 pH 值为 3、Fe2+投加量为 28 mg ／ L 的条件下，考察了 H2O2 投加量对 COD 和色度去除率的影响，结果见 图 4。
去除率 ／ %
100
136, 81.5
80
60 68, 53.3
136, 65.8
204, 91.3 204, 78.3
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- +·OH
（1）
Fe2+ +·OH → Fe3+ + OH-
（2）
Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2·+ H+
（3）
Fe3+ + HO·2 → Fe2+ + O2·+ H+
（4）
由上可知，pH 升高将抑制·OH 的产生，且当
pH 过高时，将会生成 Fe（OH）3 沉淀或铁的复杂络 合物，不能产生足够的·OH，导致 Fenton 试剂的氧
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任国栋，魏宏斌，唐秀华，等. Fenton 试剂 氧化法对染料中间体废水的深度处理
Vol. 30, No. 6, 2011
当 Fe2+浓度比较低时，随着反应物浓度的增加， 反应（1）中生成的·OH 越多，反应进行的越充分；当 Fe2+浓度过高时，反应（2）又会大量消耗已产生的· OH，且使反应（3）和反应（4）中 Fe3+难以转化为 Fe2+， 严重破坏 Fenton 体系链式反应的延续，影响 Fenton 体系的氧化能力[5]。 2.2.3 H2O2 投加量对 COD 和色度去除率的影响
Ren Guodong1, Wei Hongbin1, Tang Xiuhua2, Zhang Ying1, Chen Liangcai2 (1.College of Environment Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Shanghai Zhongyao Environmental Protection Industry Co., Ltd., Shanghai 200092, China)
由图 2 可知：（1） 初始 pH 值对 COD 和色度的 去除效果影响较大。当 2<pH<5 时去除率大于 pH>5 时的去除率，pH>5 时 COD 和色度的去除率均急剧 降低；（2） 当 2<pH<5 时 COD 去除率总体上先升高 后降低，但色度去除率变化不大。（3）当 pH 值为 3 时，COD 的去除率最大。在本研究条件下，适宜的初 始 pH 值为 3 左右。
关键词 染料中间体废水 Fenton 试剂 氧化 深度处理 影响因素
中图分类号：TU992.3
文献标识码：B
文章编号：1009-0177（2011）06-0028-04
Advanced Treatment of Dye Intermediate Wastewater by Fenton Reagent Oxidation Pro－ cess
Fenton Reagent Oxidation Process
由 图 1 可 知 Fenton 试 剂 氧 化 法 对 生 化 处 理 后 的染料中间体废水具有良好的深度处理效果。在 进水 CODCr 为 187.5 mg ／ L、色度为 1 085 倍、初始 pH 为 3 的条件下，反应 0.5 h 后，COD 去除率为 68.4 %，出水 CODCr 即可下降到 59.2 mg ／ L，出水 pH 值为 8.3，出水 COD 和 pH 达到 《城市污水再生利 用-工业用水水质》（GB ／ T 19923—2005）的要求，色 度去除率为 88.1 %，但此时出水色度仍有 129 倍， 色度距 《再生水用作工业用水水源的水质标准》还 有一定差距。这可能是因为该废水残留有机污染物 含大量发色官能团，导致在出水 COD 已较低的情况 下色度仍较高，这是该废水处理回用的难点，尚需 进一步研究。
60
24.4, 59.2
40
28, 70
33.6, 66.7
39.2, 64.2
44.8, 59.3
色度去除率
COD 去除率
20
20
25
30
35
40
45
FeSO4 投加量 （／ mg·L-1）
图 3 FeSO4 投加量对 COD 和色度去除率的影响 Fig.3 Effect of FeSO4 Dosage on Removal of COD and Color
由图 3 可知：（1）当 Fe2+投加量由 22.4 mg ／ L 逐 渐增加至 44.8 mg ／ L，COD 的去除率先升高后下降， Fe2+投加量为 28 mg ／ L 时，COD 去除效果最好。（2） 色度去除率受 Fe2+投加量的影响较小。当 Fe2+投加 量由 22.4 mg ／ L 逐渐增加至 44.8 mg ／ L 时，色度去 除率变化不大。（3）本研究条件下，适宜的 Fe2+投加 量为 28 mg ／ L。
化能力降低；而当 pH 过低时，又会使反应（3）和（4）
受阻，Fe3+较难被还原为 Fe2+，破坏了 Fenton 体系链
式反应的延续[4]。
2.2.2 FeSO4 投加量对 COD 和色度去除率的影响 在反应温度为 30 ℃、反应时间为 2 h、初始 pH
值为 3、H2O2 投加量为 204 mg ／ L 的条件下，考察了 Fe2+投加量对 COD 和色度去除率的影响，结果见图 3。
去除率 ／ %
100
80
60
40
色度去除率
COD 去除率
20
2
3
4
5
6
初始 pH
图 2 初始 pH 对 COD 和色度去除率的影响 Fig.2 Effect of pH on Removal of COD and Color
Fenton 试剂对有机物的氧化主要是通过催化分
解 H2O2 产生的·OH 来完成的，主要的反应式[2-3]为：
Abstract On the basis of the actual dye intermediate wastewater treated by iron-catalyzed internal electrolysis, hydrolytic-acidifi－ cation and aerobic biochemical process, the efficiency and influencing factors in advanced treatment by Fenton reagent oxidation pro－ cess were investigated. When the influent CODCr is 187.5 mg ／ L and the color is 1 085 times, the effluent CODCr is decreased to 59.2 mg ／ L, its removal rates being 68.4 %, and color is decreased to 129 times, its removal rates being 88.1 %. Keywords dye intermediate wastewater Fenton reagent oxidation advanced treatment influencing factors
272, 92.9 272, 78.3
240, 93.9 340, 83.3
40 68, 42.3
色度去除率 COD 去除率
20
50
100
150
200
250
300
350
H2O2 投加量 （／ mg·L-1）
图 4 H2O2 投加量对 COD 和色度去除率的影响 Fig.4 Effect of H2O2 Dosage on Removal of COD and Color
1200
160
色度
1000
120
800
600
80 400
40
2Fra Baidu bibliotek0
0
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
反应时间 ／ h
图 1 Fenton 试剂氧化法深度处理染料中间体废水的效果 Fig.1 Advanced Treatment Effect of Dye Intermediate Wastewater by
100
22.4, 87.1
80
28, 87.3
33.6, 87.1
39.2, 88.8
44.8, 88.3
去除率 ／ %
2.2 Fenton 试剂法深度处理染料中间体废水 的影响因素
2.2.1 初始 pH 对 COD 和色度去除率的影响 在反应温度为 30 ℃、反应时间为 2 h（保证反
应完全）、H2O2 投加量为 204 mg ／ L、Fe2+投 加 量 为 33.6 mg/L 的条件下，考察了不同初始 pH 对 COD 和 色度去除率的影响，结果见图 2。
摘 要 以实际染料中间体废水经铁催化内电解、水解酸化、好氧生化组合工艺处理后的出水为研究对象，考察了 Fenton 试
剂氧化法深度处理染料中间体废水的效果和影响因素。当进水 CODCr 为 187.5 mg ／ L、色度为 1 085 倍时，出水 CODCr 下降到
59.2 mg ／ L，去除率为 68.4 %；色度下降到 129 倍，去除率为 88.1 %。
1 材料与方法
1.1 试验用水
[收稿日期] 2010- 11- 26 [作者简介] 任国栋（1986-），男，硕士研究生，研究方向为水和废水处
理技术。电话：13500629240； E-mail：guodongrr@yahoo.com.cn。
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试验用水为某化工厂染料中间体废水经铁催化 内电解、水解酸化、好氧组合处理后的出水，CODCr 为 187.5 mg ／ L，色度为 1 085 倍。
1.2 试验方法
向 500 mL 碘量瓶内加入 200 mL 原水，用硫酸 溶液调节 pH 后，加入适量浓度为 2.8 g ／ L 的 Fe2+和 浓度为 27.2 g ／ L 的 H2O2。将碘量瓶置于 107 r ／ min 的摇床中摇动，反应适当时间后取出碘量瓶，加入适 量的氢氧化钠溶液调节 pH 值至 10 终止反应，再将 其置于 107 r ／ min 的摇床上摇动 30 min 后，向溶液 中滴加 0.1 g ／ L 的聚丙烯酰胺（PAM）溶液 2 mL，搅 拌 2 min，静置 10 min，取上清液进行分析。
December 25th, 2011
在初始 pH 为 3，反应温度为 30 ℃、H2O2 投加 量为 204 mg ／ L、Fe2+投加量为 28 mg ／ L 的条件下， Fenton 试剂氧化法深度处理染料中间体废水的效果 如图 1 所示。
色度 ／ 倍
CODCr ／（mg·L-1）
200
COD
由图 4 可知：当 H2O2 投加量为 68~204 mg ／ L 时，COD 和色度去除率均快速升高；当 H2O2 投加量 大于 204 mg ／ L 时，COD 和色度去除率缓慢升高或 基本趋于稳定。
1.3 分析项目及方法
COD：快速测定仪 5B-3F 型；pH：pHS-2F 型精 密 pH 计；色度：SD-2 型色度仪。
2 结果与讨论
2.1 Fenton 试剂氧化法深度处理染料中间体 废水
净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY
Vol. 30, No. 6, 2011