對(duì)氯苯酚是一種含氯類(lèi)芳香族化合物，具有高毒、易燃等有害特性，不易降解，主要用作藥物、染料、化工中間體。對(duì)氯苯酚廢水治理方法有物理法、生物法、化學(xué)法等，其中化學(xué)法具有設(shè)備要求相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低廉等較大優(yōu)勢(shì)，被化工企業(yè)廣泛應(yīng)用。
高鐵酸鹽作為一種高價(jià)鐵含氧化合物，自身氧化電位高，具有很強(qiáng)的氧化特性，在廢水處理過(guò)程中不僅可以進(jìn)行氧化處理有機(jī)物，還具有吸附、絮凝和助凝等多種協(xié)同作用，反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)毒、無(wú)害，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。本研究以對(duì)氯苯酚模擬廢水為研究目標(biāo)，使用高鐵酸鉀為氧化劑，研究了不同因素對(duì)廢水處理效果的影響。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 試劑與儀器
對(duì)氯苯酚、氫氧化鈉、硫酸、硫代硫酸鈉等均為分析純；對(duì)氯苯酚廢水為模擬廢水，配制含量為100.0mg/L；高鐵酸鉀，采用次氯酸鹽氧化法制備純度98.0%)。
DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：LC-10AP液相色譜儀；PHS-25臺(tái)式數(shù)顯pH計(jì)；JJ-1000型電子天平。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
在室溫25℃的條件下，將100.0mL對(duì)氯苯酚廢水加入到250mL的三口圓底燒瓶中，打開(kāi)磁力攪拌，使用氫氧化鈉(粉末狀)或硫酸水溶液(50%)調(diào)節(jié)廢水溶液的pH值，然后加入高鐵酸鉀(粉末)，到達(dá)設(shè)定時(shí)間60min之后，使用硫代硫酸鈉飽和溶液結(jié)束反應(yīng)。取2.5mL反應(yīng)溶液進(jìn)行離心處理，吸取上層溶液使用液相色譜進(jìn)行對(duì)氯苯酚殘留濃度分析，計(jì)算對(duì)氯苯酚去除率。
1.3 分法
將取出的上層液體稀釋為原來(lái)的1/10后直接進(jìn)樣，使用液相色譜儀分析對(duì)氯苯酚濃度，色譜柱為C18反相色譜柱，流動(dòng)相為甲醇：水=70：30(體積比)，流速為1.0mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為280nm，柱溫25℃。根據(jù)色譜峰保留時(shí)間定性，采用色譜峰面積外標(biāo)法進(jìn)行定量分析。計(jì)算對(duì)氯苯酚去除率。
2、結(jié)果與討論
2.1 高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚質(zhì)量比對(duì)對(duì)氯苯酚去除率的影響
在1.2節(jié)的反應(yīng)條件下，氧化反應(yīng)時(shí)間為60min、廢水溶液pH值調(diào)節(jié)為7，高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚的質(zhì)量比對(duì)處理對(duì)氯苯酚效果的影響見(jiàn)圖1。
由圖1可知，對(duì)氯苯酚去除率隨高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚的質(zhì)量比的增大而持續(xù)增高，當(dāng)兩者質(zhì)量比>20之后，去除率保持不變。這個(gè)結(jié)果和高鐵酸鉀處理其它酚類(lèi)物質(zhì)非常類(lèi)似，其機(jī)理可以簡(jiǎn)單分析如下：對(duì)氯苯酚質(zhì)量不變的情況下，高鐵酸鉀的質(zhì)量不斷增加，高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚分子之間的碰撞頻率逐漸增大，從而造成氧化反應(yīng)速度不斷加快，而當(dāng)高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚的質(zhì)量比到達(dá)20時(shí)，碰撞的幾率達(dá)到最高，氧化反應(yīng)速度不再增加。所以，高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚的最佳質(zhì)量比為20，處理后廢水的對(duì)氯苯酚濃度為19.5mg/L，對(duì)氯苯酚去除率為80.5%。
2.2 氧化反應(yīng)時(shí)間對(duì)對(duì)氯苯酚去除率的影響
在2.1節(jié)的反應(yīng)條件下，氧化反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理對(duì)氯苯酚效果的影響見(jiàn)圖2。
由圖2可知，對(duì)氯苯酚去除率隨著氧化反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后平穩(wěn)，對(duì)氯苯酚去除率30min就達(dá)到最大值80.5%，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)，對(duì)氯苯酚去除率保持不變。在反應(yīng)初期，高鐵酸鉀和對(duì)氯苯酚濃度最高，兩者碰撞的幾率最高，氧化反應(yīng)速度最快，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，兩者濃度不斷減小，碰撞的幾率降低，反應(yīng)效率逐步減慢。因此，最佳反應(yīng)時(shí)間為30min，對(duì)氯苯酚去除率為80.5%。
2.3 廢水pH值對(duì)對(duì)氯苯酚去除率的影響
在2.2節(jié)的反應(yīng)條件下，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件廢水的pH值對(duì)處理對(duì)氯苯酚效果的影響見(jiàn)圖3。
由圖3可知，隨著對(duì)氯苯酚廢水的pH值增加，對(duì)氯苯酚去除率是先增加后降低，在pH值為4的59.4%逐步提高到pH值為9時(shí)達(dá)最大值94.3%，隨后又逐漸降低。由此可見(jiàn)，pH8〜10條件下高鐵酸鉀處理對(duì)氯苯酚的能力最強(qiáng)。這個(gè)結(jié)果和高鐵酸鉀處理其它酚類(lèi)物質(zhì)非常類(lèi)似，結(jié)合高鐵酸鉀在酸堿條件下的氧化性、穩(wěn)定性可知），高鐵酸鉀氧化性是酸性條件強(qiáng)于堿性條件，而穩(wěn)定性則堿性條件強(qiáng)于酸性條件，所以pH值為8〜10的時(shí)候，高鐵酸鉀氧化能力最好，使得對(duì)氯苯酚去除率達(dá)到最高。
因此，最佳pH為9，對(duì)氯苯酚去除率為94.3%，處理后廢水的對(duì)氯苯酚濃度為4.7mg/L。
3、結(jié)論
高鐵酸鉀在處理對(duì)氯苯酚廢水中具有氧化速度快對(duì)氯苯酚去除率高等優(yōu)點(diǎn)。在100mL模擬廢水中對(duì)氯苯酚濃度為100.0mg/L時(shí)最佳去除對(duì)氯苯酚的條件是：高鐵酸鉀與對(duì)氯苯酚質(zhì)量比為20，氧化反應(yīng)時(shí)間30min，廢水pH值為9，剩余對(duì)氯苯酚濃度為4.7mg/L，對(duì)氯苯酚去除率高達(dá)94.3%。（來(lái)源：河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南省工業(yè)廢水吸附分離工程技術(shù)研究中心）
