Fenton试剂处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液实验研究

甄丽敏

摘 要：采用Fenton试剂处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液，优化了实验条件。实验结果表明，当初始pH值为4.5，FeSO4·7H2O投加量为7.0 g/L，H2O2投加量为99 g/L，反应时间4h时，COD的去除率最高达到60.5%。

关键词：Fenton试剂；垃圾渗滤液；纳滤浓缩液；COD去除率

文章编号：1004-7026（2018）03-0113-02 中国图书分类号：X705 文献标志码：A

我国的生活垃圾主要通过卫生填埋进行处置，生活垃圾的含水率高，以及降雨及地下水的渗入，卫生填埋场产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度废水，含有大量难降解有机物、无机离子以及重金属离子等物质[1]，单纯的生物处理方法无法使垃圾渗滤液达标排放，因此必须采用深度处理技术，采用膜技术处理垃圾渗滤液正逐渐成为一种趋势，而膜滤浓缩液的处理则成为一个新的难点[2]。

Fenton试剂法是高级氧化技术的一种，在酸性条件下，过氧化氢在亚铁盐的催化作用下发生反应生成·OH，·OH是一种氧化能力很强的自由基，具有较高的氧化还原电位，能迅速的氧化废水中的污染物，使难于生物降解的大分子有机物裂解为易于微生物降解的小分子有机物，或者完全矿化为CO2和H2O[3]。

1 实验部分

1.1 Fenton氧化技术原理

H2O2与催化剂Fe2+构成的氧化体系称为Fenton试剂。H2O2在Fe2+离子的催化作用下，能够分解产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH），氧化电位为2.8eV，是自然界中仅次于氟的氧化剂。Fenton试剂反应机理为：

1.2 实验方法

实验用水样取自北京市某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液经生化处理后的纳滤浓缩液，本实验反应在1 000mL烧杯内进行，采用磁力搅拌器搅拌。取500 mL纳滤浓缩液于烧杯中，用硫酸或氢氧化钠调节pH值，加入定量FeSO4·7H2O固体，搅拌使之溶解，加入定量H2O2溶液（质量分数30%），每隔1h取样，反应4 h，用氢氧化钠调节pH为8，静置2h后用滤纸过滤水样，采用重铬酸钾法测定水样的COD值。

2 结果与讨论

2.1 pH的确定

实验条件：FeSO4·7H2O投加量为7.0g/L，H2O2的投加量为99g/L，测定初始pH值对COD去除率的影响，如图1所示。

从图1可以看出，随着初始pH值的增加，COD的去除率先增加后降低，当初始pH值从3.0增加到4.5时，COD的去除率随着pH值的增加而增加，当初始pH值从4.5增加到6.0时，COD的去除率随着pH值的增加而下降。当初始pH值为4.5时，COD的去除率最高，达到60.5%。因为初始pH过低，过量H+会对反应（4）产生抑制，Fe3+不能顺利被还原为Fe2+，导致Fe2+与H2O2反应生成·OH的速率降低，同时还会抑制Fe3+与H2O2反应生成·HO2的速率。初始pH值过高，H2O2自分解速率加快，不仅抑制了·OH产生，而且溶液中 Fe2+会以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。因此最佳初始pH值为4.5。

2.2 双氧水投加量的确定

实验条件：初始pH值为4.5，FeSO4·7H2O投加量为7.0g/L，测定H2O2投加量对COD去除率的影响，如图2所示。

由图2可以看出，COD的去除率随着H2O2投加量的增加而迅速提高，在H2O2的投加量为99.0g/L 时，COD的去除率达到最大值60.3%。进一步增加H2O2投加量，COD去除率反而降低。主要是因为过量H2O2会与·OH发生反应（3），消耗掉大量·OH，导致·OH无法氧化纳滤浓缩液中的有机物，此外，过量H2O2还会把Fe2+氧化为Fe3+，导致反应在Fe3+催化下进行，通过实验确定H2O2的最佳投加量为99g/L。

2.3 聚合硫酸亚铁的确定

实验条件：初始pH值为4.5，H2O2投加量为99g/L，反应时间为4h。测定FeSO4·7H2O投加量对COD去除率的影响，如图3所示。

图3显示，当FeSO4·7H2O的投加量从4.0g/L 增加到7.0g/L时，COD的去除率从51.3%升高到60.3%。当FeSO4·7H2O的投加量继续增加，COD的去除率急剧下降，尤其是FeSO4·7H2O的投加量从7.0 g/L 增加到8.0g/L时，COD的去除率从60.3%下降到48.4%。大量的Fe2+催化使H2O2迅速分解，初始阶段产生的·OH 太多，导致自由基还没有参与氧化有机物的反应而发生反应（6），使自由基被大量消耗，并且大量的Fe2+被氧化成Fe3+，从而使处理效果下降，因此过多的投加FeSO4·7H2O并不能提高氧化作用的去除能力。由图3可知，FeSO4·7H2O的最佳投加量为7.0g/L。

结束语

（1）Fenton试剂可以有效的处理垃圾渗滤液的纳滤浓缩液。该反应受到反应时间、初始pH值、H2O2和FeSO4·7H2O投加量等因素的影響。

（2）当初始pH值为4.5，FeSO4·7H2O投加量为7.0g/L，H2O2的投加量为99g/L，反应时间4h时，COD的去除率最高可达到60.5%。

参考文献：

[1]李静.垃圾渗滤液的深度氧化处理试验研究[D].天津：天津大学，2004.1.