制膜废水的氧化处理实验研究

程爱华 尹向辉 魏 铼

(信息产业部电子综合勘察研究院，陕西西安 710054)

0 引言

膜技术应用于水处理领域始于20世纪60年代，由于其可以去除水中大部分悬浮物、胶体、细菌等物质，且操作压力低、无消毒副产物等优良性能，被誉为第三代饮用水处理技术[1]。膜技术作为一种高效、节能、环保的分离技术，替换传统分离工业的空间日益扩大，在产品精制分离、废水资源化等领域逐渐体现出其重大的潜力[2，3]。随着膜技术的广泛应用，制膜工厂日趋增多。膜的制备过程中产生大量有机废水，对制膜废水的处理研究报道不多，常用的方法是氧化技术。

本文探讨微电解氧化、芬顿氧化、微电解强化芬顿氧化技术处理实际制膜废液和制膜冲洗水，取得了较好的处理效果，为制膜废水的处理开拓了道路。

1 原理

微电解法是以铁或含铁物质为阳极，以含炭物质为阴极，以废水中的离子为电解质，利用在装置内发生的微电化学反应净化溶液及废水中各种污染物分子的电化学处理方法。由电极反应引起的氧化还原、电富集、物理吸附和混凝沉淀等作用可进一步强化处理效果[4]。

Fenton氧化法是将FeSO4或其他含Fe2+的物质与H2O2(Fenton试剂)在低pH条件下混合，Fe2+催化分解H2O2推动自由基链反应，进而生成羟基自由基(·OH)，这些·OH具有很高的氧化能力，电极电位高达2.8 V，仅次于F，能在短时间内分解有机物，将其氧化成CO2和H2O或将其转化为较易生物降解的有机物，从而大大提高废水的可生化性[5，6]。Fenton试剂除了具有氧化作用以外，还具有氢氧化铁复合物的混凝作用[7]，进一步强化了其处理效果。

微电解强化芬顿氧化技术先进行铁炭微电解反应，然后加入H2O2，使H2O2与微电解生成的Fe2+构成Fenton试剂，产生具有强氧化性的·OH进攻有机分子，并使其矿化分解，从而达到去除有机物的目的[8]。该法具有工艺简单、操作方便、运行费用低、处理效果好等优点。

2 实验材料与方法

2.1 水样和材料

铁炭材料分别采用粒径为1 mm～5 mm的高钢和粒状活性炭。活性炭和高钢均用自来水来进行冲洗干净，再放置于配好的模拟废水中浸泡2 d，以消除吸附对测定结果的影响。充分浸泡后，自然风干。

水样采自某制膜厂实际废水。

2.2 水质分析

ρ(DMF)和 ρ(DMAC)均用 ρ(COD)表征，ρ(COD)采用重铬酸钾标准法测定。

2.3 试验方法

将100 mL的废水加到150 mL的烧杯中，再向其中加入一定量混合均匀的高钢和活性炭。反应一定时间后取其出水，将其pH值调节至8.5，曝气后，取上清液进行测定(去除铁离子影响)。

将100 mL的废水加到150 mL的烧杯中，调节pH值，加入双氧水和硫酸亚铁。反应一段时间后，取上清液进行测定。

将100 mL的废水加到150 mL的烧杯中，再向其中加入一定量混合均匀的高钢和活性炭。反应一定时间后取其出水，加入双氧水反应一段时间后，取上清液进行测定。

3 结果与讨论

3.1 微电解法

实验采用高钢和活性炭作为填料，填料比为1∶1，投加量为200 g/L，制膜废水与制膜冲洗水浓度分别为36 700 mg/L和734.4 mg/L，pH调到5，反应 60 min，采取曝气与不曝气两种方式，研究微电解处理效果并进行对比，表1为处理效果。

表1 微电解处理制膜废水效果

从表1可以看出，微电解处理制膜废液的COD去除率(44.4%)大于处理制膜冲洗废水的COD去除率(22%)。对微电解工艺而言，曝气效果好于不曝气的效果，主要有以下两个原因:一方面，曝气引起液体扰动，增加反应速度，另一方面，曝气带入氧气，可参与微电解反应，强化处理效果。

3.2 芬顿氧化法

在pH=3，双氧水投加量为5 mL/L，FeSO4·7H2O投加量为2 500 mg/L，反应时间为40 min时，考察芬顿氧化法处理制膜废水的效果，具体结果见表2。

表2 芬顿氧化法处理制膜废水的效果

由表2可知，芬顿氧化法处理制膜废液和制膜冲洗水的效果相当，即COD的去除率为35.71%和38.9%。单纯用微电解法或芬顿氧化法效果不佳。

3.3 芬顿强化微电解法

在pH=5，炭铁比为1∶1，投加量为200 g/L，FeSO4·7H2O 投加量为1 000 mg/L，H2O2投加量为2.7 mL/L，反应时间1 h，具体结果见表3。

表3 芬顿强化微电解处理制膜废水的效果

由表3可知，芬顿强化微电解技术可以用于处理不同浓度的制膜废水并且具有良好的去除效果，其对制膜废液的去除率可以达到72.22%，对制膜冲洗水的去除率可以达到66.67%。

4 结语

通过研究微电解法、芬顿氧化法和芬顿强化微电解处理制膜废水的效果发现，芬顿强化微电解技术处理制膜废水效果最佳，在pH=5，炭铁比为1∶1，铁屑投加量22.5 g，活性炭投加量为22.5 g，FeSO4·7H2O 投加量为 1 000 mg/L，H2O2投加量为2.7 mL/L，反应时间1 h的条件下，制膜废液的COD去除率可以达到72.22%，制膜冲洗水的COD去除率可以达到66.67%。

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