1實(shí)驗(yàn)材料與方法

　　1.1廢水水質(zhì)某造紙法再造煙葉企業(yè)在線產(chǎn)生的廢水經(jīng)過(guò)生化處理后二沉池出水，pH為6.5，COD為(490±20)mg/L。

　　1.2實(shí)驗(yàn)主要試劑及儀器30%H2O2(AR，西隴化工股份有限公司)，F(xiàn)eSO4·7H2O(AR，西隴化工股份有限公司)，PAM(某企業(yè)提供)。超聲波儀(KQ-400KDE型)。

　　1.3實(shí)驗(yàn)方法取廢水于燒杯中，加入一定量的FeSO4溶液，再加入一定量H2O2，反應(yīng)一段時(shí)間，靜置后取清液測(cè)定COD，計(jì)算COD去除率。COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定(GB11914-l989)。同一實(shí)驗(yàn)條件下，分別采用單獨(dú)Fenton法處理、單獨(dú)超聲波處理和超聲波聯(lián)合Fenton法處理，比較其處理效果差異。同時(shí)，研究反應(yīng)時(shí)間、H2O2用量和FeSO4用量對(duì)廢水COD去除效果的影響，得到最佳的處理?xiàng)l件。在最佳處理?xiàng)l件下，再添加PAM進(jìn)行絮凝沉降的后續(xù)處理，檢測(cè)最終出水的COD是否滿足國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響在相同實(shí)驗(yàn)條件下，改變反應(yīng)時(shí)間研究3種處理方式對(duì)COD去除率的影響，結(jié)果如圖1所示。

　　單獨(dú)采用Fenton法時(shí)，反應(yīng)在30min前，COD去除率隨著反應(yīng)時(shí)間增加而呈線性提高;反應(yīng)在30min之后COD去除率基本保持恒定。說(shuō)明在單獨(dú)采用Fenton法攪拌反應(yīng)時(shí)間不少于30min。單獨(dú)采用超聲波時(shí)，COD去除率隨時(shí)間增加有所提高但變化率較小，說(shuō)明超聲波對(duì)廢水水樣COD雖然有一定程度去除作用，但效果不明顯。采用超聲波聯(lián)合Fenton法，COD去除率隨著反應(yīng)時(shí)間增加先急劇提高而后緩慢變化，其變化規(guī)律與單獨(dú)采用Fenton法基本一致，并且反應(yīng)在20min時(shí)，就能優(yōu)于單獨(dú)Fenton法30min時(shí)的COD去除效果。說(shuō)明超聲波作用能減少Fenton法反應(yīng)時(shí)間且能達(dá)到較高的去除效率。這是由于在超聲波作用下，產(chǎn)生的空化氣泡在破裂崩潰時(shí)伴有強(qiáng)烈的沖擊和微射流，造成局部劇烈的湍動(dòng)，從而加強(qiáng)了均相和非均相體系的傳質(zhì)速率，使反應(yīng)體系中的·OH能夠及時(shí)與廢水中的有機(jī)污染物分子發(fā)生反應(yīng)，提高了H2O2的利用率和反應(yīng)速率;空化氣泡在最后潰陷階段，會(huì)產(chǎn)生局部高溫、高壓現(xiàn)象，形成局部熱點(diǎn)效應(yīng)，并伴隨強(qiáng)大沖擊波、高速微射流、自由基的產(chǎn)生，自由基可將廢水中的有機(jī)污染物分解為小分子物質(zhì)。以上因素都使得COD去除率在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)得以提高。另外，采用超聲波聯(lián)合Fenton法對(duì)COD去除效果整體優(yōu)于單獨(dú)采用Fenton法或單獨(dú)采用超聲波處理，COD去除率高于兩者的簡(jiǎn)單加合。說(shuō)明超聲波聯(lián)合Fenton法處理廢水水樣過(guò)程中，超聲波既有一定協(xié)同去除COD的能力，又有強(qiáng)化Fenton試劑反應(yīng)的作用。

　　2.2H2O2用量對(duì)COD去除率的影響在相同實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)時(shí)間30min，固定Fe2+用量不變，只改變H2O2用量研究3種處理方式對(duì)COD去除率的影響，結(jié)果如圖2所示。

　　實(shí)驗(yàn)用廢水CODCr值約為490mg/L，所以H2O2的理論用量為30.625mmol/L。根據(jù)H2O2的理論用量，擬以H2O2和Fe2+用量摩爾比為51得到Fe2+的實(shí)驗(yàn)用量為6.125mmol/L的固定用量。單獨(dú)采用Fenton法，當(dāng)H2O2用量為36.75mmol/L時(shí)，COD去除率達(dá)到最大為66.18%。H2O2用量較低時(shí)，COD去除率隨著H2O2用量增加而提高，是因?yàn)镕enton氧化作用主要通過(guò)H2O2在Fe2+的催化作用下產(chǎn)生·OH來(lái)去除有機(jī)物，此時(shí)COD去除率主要受到反應(yīng)體系中·OH產(chǎn)生量的控制，H2O2用量的增加能夠顯著提高COD去除率。而后繼續(xù)增加H2O2的用量時(shí)，COD去除率又逐漸下降。反應(yīng)體系中過(guò)量的H2O2容易被·OH氧化，導(dǎo)致H2O2自身的無(wú)效分解，降低H2O2的利用率;同時(shí)，體系中剩余的H2O2還會(huì)對(duì)COD的測(cè)定產(chǎn)生一定干擾，都表現(xiàn)為COD去除率降低。單獨(dú)采用超聲波處理，不加入Fe2+，只加入H2O2并改變其用量，COD去除率隨H2O2用量增加先提高后降低。超聲波的空化作用能夠產(chǎn)生·OH，同時(shí)促進(jìn)H2O2自身的氧化作用，但總體對(duì)COD去除效果有限。聯(lián)合超聲波使用Fenton法，H2O2用量對(duì)COD去除率影響的變化規(guī)律與單獨(dú)采用Fenton法相似，同樣地先提高后降低。當(dāng)H2O2用量為24.5、30.625和36.75mmol/L時(shí)，COD去除率分別為75.33%、76.99%和76.57%，COD去除效果差異相對(duì)較小。H2O2用量在此區(qū)間內(nèi)，由于超聲波的作用使反應(yīng)體系中保持定量濃度的·OH來(lái)氧化分解廢水中的有機(jī)物，從而導(dǎo)致COD去除率基本保持穩(wěn)定。另外，COD去除率達(dá)到最大時(shí)相對(duì)于單獨(dú)采用Fenton法H2O2最佳用量有所降低。超聲波協(xié)同F(xiàn)enton反應(yīng)，不但提高了COD去除率，降低了H2O2最佳值的用量，而且擴(kuò)寬了H2O2最佳用量的選取范圍(此范圍內(nèi)COD去除率基本不變)。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.3Fe2+用量對(duì)COD去除率的影響在相同實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)時(shí)間30min，固定H2O2用量(36.75mmol/L)不變，只改變Fe2+用量研究3種處理方式對(duì)COD去除率的影響，結(jié)果如圖3所示。

　　單獨(dú)采用Fenton法，在Fe2+用量為6.125mmol/L時(shí)，COD去除率達(dá)到最大值為66.18%。當(dāng)Fe2+用量較低時(shí)，反應(yīng)體系中催化H2O2產(chǎn)生的·OH量也較少且速度較慢，降解廢水中的有機(jī)物能力有限，表現(xiàn)為COD去除率較低;隨著Fe2+用量增加，催化作用加強(qiáng)，體系中生成·OH的數(shù)量也不斷增加，COD去除率便隨之提高;繼續(xù)再增加Fe2+用量，會(huì)使H2O2快速分解產(chǎn)生大量的·OH，容易引起副反應(yīng)，從而造成·OH損耗，降低了H2O2的利用率，并且體系中過(guò)量的Fe2+會(huì)影響COD的測(cè)定結(jié)果(Fe2+易被K2Cr2O7氧化)，因此Fe2+的過(guò)量使用，表現(xiàn)為COD去除率顯著降低。單獨(dú)采用超聲波處理，不加入H2O2，只加入Fe2+并改變其用量，COD去除率隨Fe2+用量增加而逐漸降低并出現(xiàn)負(fù)值。在此實(shí)驗(yàn)條件下，體系中存在Fe2+成為COD的測(cè)定的主要影響因素，F(xiàn)e2+會(huì)增加COD測(cè)定值，加入量高時(shí)甚至導(dǎo)致COD去除率出現(xiàn)負(fù)值。聯(lián)合超聲波使用Fenton法，增加Fe2+用量對(duì)COD去除率影響的變化規(guī)律表現(xiàn)為先提高后降低。在Fe2+用量為4.6、6.125和9.2mmol/L時(shí)，COD去除率分別為76.82%、76.59%和74.22%，在圖3中對(duì)應(yīng)曲線呈現(xiàn)平臺(tái)狀，同樣地?cái)U(kuò)寬了Fe2+用量的選取范圍。超聲波空化作用破壞了Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物Fe-O2H+2，產(chǎn)生Fe2+繼續(xù)和H2O2反應(yīng)，提高了Fenton鏈反應(yīng)的效率，增加體系中·OH濃度，從而提高了COD去除率;同時(shí)穩(wěn)定反應(yīng)環(huán)境，能在一定Fe2+濃度用量范圍內(nèi)保持相對(duì)持續(xù)穩(wěn)定的COD去除率。