[摘要]采用微波輻射Fenton試劑處理TNT廢水，分別考察了TNT廢水初始濃度、雙氧水用量、微波輻射時(shí) 間、微波功率和pH等因素對(duì)TNT廢水處理效果的影響。結(jié)果表明，在微波功率為480 W 、微波輻射時(shí)間為6 rnin、 6％ 的雙氧水用量為1．5 mL、FeSO 質(zhì)量為0．07 g和pH=4的條件下，TNT廢水COD去除率達(dá)到84．5％。單獨(dú)微波輻 射、單獨(dú)Fenton試劑氧化、微波輻射Fenton試劑3種不同方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，微波輻射Fenton試劑有明顯的優(yōu) 越性。

[關(guān)鍵詞]微波輻射；Fenton試劑；TNT廢水

一定程度上而言，炸藥工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有 著舉足輕重的作用。但同時(shí)炸藥工業(yè)又是重污染源 之一，炸藥廢水中含有的梯恩梯(TNT)、黑索今 (RDX)及奧克托今(HMX)等污染物主要來(lái)源于炸 藥及其制造所用的原料及中間產(chǎn)物。這些污染物 多有急性毒性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難為一般微生物 所降解。隨著高性能炸藥的不斷開(kāi)發(fā)，污染物的種 類(lèi)還將繼續(xù)增多。炸藥工業(yè)的污染物大多有致癌、 致突變毒性，可通過(guò)皮膚或呼吸等活動(dòng)吸收，造成 人和哺乳動(dòng)物的急性和慢性中毒，損害肝、腎、心 臟、血液、神經(jīng)、眼睛等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及生命，造成死 亡。因而開(kāi)展以TNT為代表的炸藥廢水處理的研究 具有重要意義。研究表明，常規(guī)生物法難以實(shí)現(xiàn)對(duì) 該類(lèi)廢水的徹底治理，通過(guò)篩選出的菌種降解TNT 的效果又不穩(wěn)定：采用電化學(xué)法對(duì)TNT廢水進(jìn)行 預(yù)處理，廢水的處理費(fèi)用高b]。因此，一般工程應(yīng)用 與研究中多采用活性炭吸附等物化處理技術(shù)，但 存在工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、效率低、費(fèi)用高等不足。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)有毒、難降解有機(jī)廢水的處 理．越來(lái)越關(guān)注高級(jí)氧化技術(shù)的研究及應(yīng)用。 由于單獨(dú)利用Fenton試劑處理廢水的時(shí)間一般 比較長(zhǎng)，筆者利用微波輻射加速Fe2+ 與H2O2之間 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)催化生成羥基自由基·OH 的特點(diǎn)。研究 微波輻射Fenton試劑處理TNT廢水的效果，為微 波輻射Fenton試劑處理TNT廢水的實(shí)際運(yùn)用提 供科學(xué)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

儀器：微波爐，功率800 W，頻率2 450 MHz；電 子數(shù)字天平；pHS一25型pH計(jì)； 電熱恒溫干燥箱； 250 mL全玻璃回流裝置。

藥品：K2CrO7、AgSO4、(NH4)2Fe(SO4)2·6H20、 H202(30％)、HgSO4、FeSO4、NaOH，均為分析純；濃 H2s0 ，優(yōu)級(jí)純。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

取50 mL TNT廢水樣置于250 mL錐形瓶中， 加入適量的Fenton試劑后置于微波爐中，在一定的功率下，輻射一定時(shí)間后取出，冷卻至室溫，補(bǔ)加蒸 餾水至50 mL，取上清液測(cè)其COD。按式(1)計(jì)算 TNT廢水的COD去除率：

COD去除率=(Co－C)／Co×100％ (1)

式中：C0——處理前廢水的COD，mg／L；

C——處理后廢水的COD，mg／L。

COD的測(cè)定，采用GB 11914-1989規(guī)定的重 鉻酸鉀法。

1．3 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用水取自某廠的混合炸藥廢水，COD約為 50 000 m L。

2 結(jié)果與討論

2．1 廢水初始濃度對(duì)COD去除率的影響

微波功率為480 W，6％的H2O2用量為1 mL， 加入FeSO 0．07 g，微波輻射4 min，改變TNT廢水的濃度，考察廢水初始濃度對(duì)COD去除率的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 廢水初始濃度對(duì)COD去除率的影響

從圖1可知：廢水稀釋倍數(shù)越大．即廢水濃度越 低，COD的去除率越大，但隨著稀釋倍數(shù)的增大， COD去除率增加緩慢�？紤]成本等原因，本實(shí)驗(yàn)選 用稀釋倍數(shù)為10的TNT廢水為處理水樣。

2．2 雙氧水用量對(duì)COD去除率的影響

取50 mL稀釋10倍的TNT廢水，加入FeSO4 O．07 g，微波功率為480 W，微波輻射4 min，改變 H O：用量，考察H：O 用量對(duì)COD去除率的影響。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 H2O2用量對(duì)COD去除率的影響

由圖2可知，隨著H：O 用量的增加，COD的去 除率開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，但當(dāng)6％的H O 用量>1．5 mL 時(shí)，COD的去除率開(kāi)始下降。根據(jù)Fenton試劑反應(yīng) 機(jī)理可知，反應(yīng)速率與需降解的物質(zhì)濃度和H O 的 用量的乘積成正比。由于廢水試樣中需降解的物質(zhì) 是一定的，所以反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)速率和H O 濃度 成正比，H2o：用量增加，會(huì)產(chǎn)生大量羥基自由基，使 反應(yīng)速率加快，COD的去除率也隨之提高。但是當(dāng) H O 增加到一定量時(shí)，COD的去除率反而降低，這 是由于在催化反應(yīng)中剩余的H O 在測(cè)定COD時(shí)充 當(dāng)了還原劑，導(dǎo)致了COD去除率的降低。實(shí)驗(yàn)確定 H2O2用量為1．5 mL。

2.3 微波輻射時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

取50 mL稀釋1O倍的TNT廢水，加入FeSO4 0.07 g，6％的H202用量為1．5 mL，微波功率為480 W， 改變微波輻射時(shí)間．考察微波輻射時(shí)間對(duì)COD去除 率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 微波輻射時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

由圖3可知．隨微波輻射時(shí)間的增大，COD去 除率隨之增大，但微波輻射時(shí)間在6 min之前，COD 去除率提高較快，之后，提高變慢。為減少能耗，微波 輻射時(shí)間確定為6 min。

2．4 微波功率對(duì)COD去除率的影響

取50 mL稀釋10倍的TNT廢水，加入FeSO 0．07 g，6％的H202用量1．5 rrL，微波輻射6 min，改 變微波功率，考察微波功率對(duì)COD去除率的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 微波功率對(duì)COD去除率的影響

由圖4可知，隨著微波輻射功率的增加，COD 去除率有所提高，當(dāng)微波功率高于480 W 時(shí)，COD 去除率增加幅度不大。綜合考慮。實(shí)驗(yàn)選用微波輻 射功率480 W。

2．5 pH對(duì)C0D去除率的影響

取50 mL稀釋l0倍的TNT廢水。加入FeSO 0．07 g，6％的H202用量1．5 mL，微波功率為480 W， 微波輻射6 rain，改變pH，考察pH對(duì)COD去除率 的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 pH對(duì)COD去除率的影響

由圖5可知，隨著pH的增加，COD去除率先增 大后減小，尤其是在pn由4增大到6時(shí)，COD去除 率急劇下降，說(shuō)明pH對(duì)溶液中COD去除率有較大 影響。當(dāng)pH為4時(shí)，COD去除率最高，達(dá)84．5％。 表明酸性條件越強(qiáng)，廢水處理效果越好，而TNT廢 水的FH約為4，為了減少酸的使用，實(shí)驗(yàn)選pH=4。

2．6 COD去除機(jī)理探討

在微波功率480 W 的條件下比較單獨(dú)微波輻 射、單獨(dú)Fenton試劑氧化、微波輻射Fenton試劑3 種方法對(duì)TNT廢水的處理效果，結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同處理方法對(duì)COD去除率的影響

由圖6可知，微波輻射Fenton試劑的處理效果 要優(yōu)于另外2種方法，這說(shuō)明微波輻射Fenton試劑 處理過(guò)程中的輻射加熱非常重要。廢水中的有機(jī)物 不僅被·OH氧化分解．更重要的是通過(guò)微波輻射的 協(xié)同作用可以將其快速分解成二氧化碳和水。從而 大大縮短了廢水處理時(shí)間。

3 結(jié)論

(1)微波輻射Fenton試劑處理TNT廢水的最佳 條件為：微波功率為480 W、微波輻射時(shí)間為6 rain， 50 mL稀釋l0倍TNT廢水中6％的雙氧水用量為 1．5 mL、硫酸亞鐵用量為0．07 g，pH=4。在此條件下， 稀釋l0倍的TNT廢水的COD去除率為84．5％。

(2)在Fenton試劑存在下，微波輻射處理TNT 廢水的效果明顯優(yōu)于單獨(dú)Fenton試劑、單獨(dú)微波輻 射2種條件的效果．證明了微波輻射Fenton試劑的 氧化作用顯著。

(3)微波輻射Fenton試劑處理TNT廢水是一種 行之有效的方法，該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便， 反應(yīng)徹底且無(wú)二次污染物產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，因此，對(duì)處理 難降解有機(jī)物，該方法具有很好的應(yīng)用前景。來(lái)源：工業(yè)水處理 作者: 關(guān)曉彤 楊旭鵬 張之明 于大偉 李良 趙麗杰 白曉琳