甲乙酮是一類重要的有機(jī)溶劑，具有廣泛的用途。但是在其生產(chǎn)過程中，由于原料不純和副反應(yīng)的存在，會(huì)產(chǎn)生一種生化性很差且濃度很高的有機(jī)物質(zhì)——叔丁醇。 叔丁醇大量排入污水處理廠會(huì)對(duì)其生物處理單元造成很大沖擊，影響污水廠的正常運(yùn)行。因此廢水中叔丁醇的處理一直是困擾煉化企業(yè)污水廠運(yùn)行的一大難題。

　　Fenton 試劑可通過 Fe2+ 的催化作用使 H2O2 產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基 ，尤其適用于高濃度難降解有機(jī)廢水的催化氧化處理。近年 來(lái) Fenton 試劑法已成為廢水處理的研究熱點(diǎn)之一。筆者采用 Fenton 試 劑預(yù)處理實(shí)驗(yàn)室叔丁醇模擬廢水，重點(diǎn)考察了 H2O2 投加量 、Fe2+投加量 、pH、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)氧化降解效果的影響 ，取得了良好的處理效果 。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 實(shí)驗(yàn)用水

　　實(shí)驗(yàn)所用廢水模擬蘭州石化公司仲丁醇精制工段排放水，該模擬廢水由 1 L 蒸餾水與 5 mL 叔丁醇配制而成，其 COD 為 10 000 mg/L，pH 為 5.5~6.0，叔丁醇質(zhì)量濃度為 4.0 g/L。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

　　HT-4B 多頭磁力加熱攪拌器 ( 常州國(guó)華電器有限公司 ) ; pHS-3C 型實(shí)驗(yàn)室 pH 計(jì) ( 上海今邁儀器儀表有限公司 ) ; CTL-12 化學(xué)需氧量速測(cè)儀 ( 承德華函 儀 器 公 司 ) ; DR2800 便 攜 式 分 光 光 度 計(jì) ( 美 國(guó) HACH 公司 ) ; D 18 cm 定性濾紙 ( 杭州特種紙業(yè) 有限公司 ) 。

　　叔丁醇 ( 分析純 ，汕頭市西隴化工有限公司 ) ; H2O2( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%，分析純，北京化工廠 ); H2SO4 ( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 98%，分析純 ，北京化工廠 ); FeSO4· 7H2O ( 分析純 ，北京世紀(jì)紅星化工有 限責(zé)任公司 ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 99.0%~101.0%); 氫氧化鈉 ( 分析純 ，北京現(xiàn)代東方精細(xì)化學(xué)品有限公司 )。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)方法

　　取 200 mL 模擬水樣 (pH=5.0~6.0) 置于 250 mL 錐形瓶中 ，加入 FeSO4· 7H2O 后置于多頭磁力加熱攪拌器上攪拌 ，然后逐滴加入 H2O2，滴加完畢后開始計(jì)時(shí)，反應(yīng) 2 h 后取過濾液上清液測(cè)其 COD。

　　1.4 分析與測(cè)試

　　COD 采用微回流比色法 〔1〕進(jìn)行測(cè)定 ，pH 采用玻璃電極法測(cè)定 。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 H2O2 投加量的影響

　　取13 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，攪拌 ( 溫度控制在 30 ℃ )，再分別 投 加 0.5、1.0、5.0、10.0、13.0、15.0、20.0、25.0、30.0、 35.0、40.0、45.0、50.0 mL H2O2，反應(yīng) 2 h 后測(cè)定過濾液上清液的 COD，結(jié)果如圖 1 所示。

 圖 1 投加量對(duì)模擬廢水 COD 去除率的影響

　　由圖1可以看出 ，隨著H2O2 投加量的增加，COD 去除率增加 ，但當(dāng)H2O2 投加量超過25 mL 后 ，去除率逐漸趨于緩和，因此選用H2O2 投加量為 0.125 mL/mL。

　　2.2 Fe2+投加量的影響

　　取5 組200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入0.25、0.50、0.75、1.0、1.25 g FeSO4· 7H2O，攪拌下( 控制溫度在30 ℃ ) 加入25 mL H2O2，反應(yīng)2 h 后測(cè)定COD，結(jié)果如圖 2 所示。

 圖 2 Fe²⁺投加量對(duì)模擬廢水 COD 去除率的影響

　　由圖 2 可見，隨著 Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率升高，但當(dāng) Fe2+投加量 >0.75 g 后 ，COD 去除率逐漸趨于平緩。 故 Fe2+最佳投加量為 0.003 75 g/mL。

　　2.3 pH 的影響

　　取 6 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，用稀 H2SO4 依次調(diào)節(jié)廢水的 pH 分別為 3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0，然 后 分 別 加 入 0.75 g FeSO4· 7H2O 與 30 mL H2O2 〔2〕 ( 經(jīng)理論需氧量計(jì)算得出 )，反應(yīng) 2 h 后測(cè)定 COD，結(jié)果如圖 3 所示。

 圖 3 pH 對(duì)模擬廢水 COD 去除率的影響

　　由圖 3 可見 ，在其他實(shí)驗(yàn)條件相同的條件下 ， COD 去除率呈先增加 后降低的趨勢(shì) ，當(dāng)溶液 pH 在 5.0 左右時(shí)，COD 去除效果最好，這是由于 pH 過高時(shí)會(huì)抑制· OH 的生成 ; 而 pH 過低時(shí) Fe3+很難被還原為 Fe2+，也不利于· OH 的產(chǎn)生 。 研究表明 ，F(xiàn)enton 反應(yīng)體系的最佳 pH 范圍為 3~5，該范圍與有機(jī)物種類的相關(guān)性不大 〔3〕。

　　2.4 反應(yīng)時(shí)間的影響

　　取 3 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水 ( 其 pH 為 5.5~ 6.0)，用稀 H2SO4 調(diào)節(jié) pH 至 5.0，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，置于磁力攪拌器上攪拌 ( 溫度 控 制 在 30 ℃)，然后分別加入 20.0、25.0、30.0 mL H2O2，反應(yīng) 10、20、30、40、60、90、120 min 后取過濾液上清液測(cè)其 COD，結(jié)果如圖 4 所示。

 圖 4 叔丁醇模擬廢水 COD 隨反應(yīng)時(shí)間的變化

　　由圖 4 可以看出 ，COD 隨反應(yīng)的進(jìn)行先增大后減小 ，在 30 min 時(shí) COD 開始趨于平緩 ，反應(yīng) 2 h 時(shí) COD 基本保持不變。 這是由于反應(yīng)開始時(shí) Fe2+催化 H2O2 產(chǎn)生大量· OH，再加上廢水中叔丁醇濃度較高，從而導(dǎo)致 COD 陡然升高且高于原水的 COD; 隨著反應(yīng)的進(jìn)行· OH 逐漸被消耗 ，叔丁醇的濃度也 逐漸降低，所以廢水 COD 開始緩慢降低 。 因此確定最佳反應(yīng)時(shí)間為 30 min。

　　2.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

　　在上述實(shí)驗(yàn)確定的最佳條件下 ( 即 pH=5，反應(yīng)溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，F(xiàn)e2+加入量為 0.003 75 g/mL，反應(yīng)時(shí)間為 30 min)，進(jìn)行多次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn) Fenton 試劑氧化法對(duì)叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率穩(wěn)定在 91%。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　通過 Fenton 試劑氧化叔丁醇模擬廢水的 預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

　　(1)隨著 H2O2、Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率先增加后逐漸趨于平緩; 隨 pH 的增加 COD 去除率先增加后減小 ，pH 為 5 時(shí) COD 去除率最大; 隨著反應(yīng)的進(jìn)行模擬廢水的 COD 先劇烈增加后下降 ，反應(yīng)時(shí)間為 30 min 時(shí)模擬廢水的 COD 趨于平緩。

　　(2)在 pH=5，反應(yīng)溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，F(xiàn)e2+投加量為 0.003 75 g/mL，反應(yīng)時(shí)間為 30 min 的條件下 ，F(xiàn)enton 試劑對(duì)叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率可達(dá) 91%。