高含氟工业废水中COD 降解去除方法研究

吕晓云

（霍州煤电集团河津薛虎沟煤业有限责任公司，山西 运城 044000）

引言

随着我国现代工业的高速发展，工业生产中高含氟、高COD 废水不断增多，废水可生化性差，对自然环境的污染加重。工业废水与生活污水是我国水体的主要污染源[1-2]。经过多年的发展，生活污水的处理技术已经趋于成熟，而工业废水的处理还未得到彻底的解决，尤其是石油化工、煤化工、冶金、印染、制药、造纸等行业在生产过程中排放的高浓度难降解含盐有机废水的处理技术尚不成熟。本文以常用的芬顿试剂硝酸亚铁及过氧化氢为原料，对影响反应的因素进行系统探索，得到了最佳的反应条件，提高了芬顿试剂处理工业废水的能力[3-5]。

1 主要仪器及试剂

COD 测试仪；pH 计；分析天平；蠕动泵；烧杯；搅拌器、过滤器。

硝酸亚铁、过氧化氢、硝酸、氨水均为分析纯。

2 实验方法与结果分析

2.1 芬顿试剂的制备

2.1.1 硝酸亚铁溶液的制备

称取一定量硝酸亚铁，加适量水溶解，加少量硝酸调节溶液pH＜2。

2.1.2 过氧化氢溶液的制备

称取一定量过氧化氢，加适量水稀释。

2.2 实验过程

取一定量的工业废水，加硝酸调节溶液pH 至0.5～2.5，用蠕动泵将芬顿试剂缓慢加入调节好pH的工业废水中，开启搅拌器进行搅拌反应，反应后调节溶液pH 至中性，静置一段时间待沉淀完全，过滤获得滤液，所得滤液用COD 测试仪进行测试。

2.3 COD 测试步骤

1）取2.5 mL 蒸馏水和其他待测溶液于10 mL 小试管中；

2）加入0.7 mL 硝酸溶液及4.8 mL 重铬酸钾溶液于上述试管中，摇匀；

3）放入已预热至165℃的COD测试仪加热10min；

4）取出经步骤3）处理的溶液，在试管架上冷却5 min，加入2.5 mL 去离子水，摇匀，继续冷却至室温，放入COD 测试仪进行测试。

2.4 影响芬顿试剂氧化COD 的因素探索

2.4.1 物料配比对芬顿试剂氧化COD 的影响

2.4.1.1 芬顿试剂的物料配比对其氧化COD 的影响

在实验中，控制其他反应条件不变，探索芬顿试剂硝酸亚铁及过氧化氢的配比对其氧化COD 能力的影响。

从表1 可以看出，物料配比Fe（NO3）2、H2O2对芬顿试剂氧化COD 有一定影响，当硝酸亚铁的加入量小于1 mol 时，溶液中产生的羟基自由基较少，对废水中的COD 处理量有限，导致废水中COD 偏高；随着硝酸亚铁加入量增加，产生的羟基自由基增多，可以将废水中COD 基本去除，废水COD 下降且趋于不变。

表1 不同的物料配比对芬顿试剂氧化COD 的影响

2.4.1.2 芬顿试剂与工业废水的物料配比对芬顿试剂氧化COD 的影响

在实验中，控制其他反应条件不变，探索芬顿试剂与工业废水的物料配比对芬顿试剂氧化COD 能力的影响。从下页表2 可以看出，芬顿试剂与工业废水的物料配比对芬顿试剂氧化COD 较大的影响，当芬顿试剂加入量较小时，由于芬顿试剂的氧化能力有限，导致废水中COD 快速升高，随着芬顿试剂加量增大，导致废水中COD 值下降，但加入过量的芬顿试剂，COD 会趋于一个较小的较稳定的值，但不会一直下降。

表2 不同芬顿试剂与工业废水的物料配比对芬顿试剂化COD 的影响

2.4.2 工业废水的pH 对芬顿试剂氧化COD 的影响

在实验中，控制其他反应条件不变，探索工业废水的pH 对芬顿试剂氧化COD 的影响。

从表3 可以看出，工业废水的pH 对芬顿试剂氧化COD 有一定的影响，在废水pH＜2 条件下，随着废水pH 的升高，羟基自由基的氧化电势逐渐增大，氧化能力不断增强，废水中COD 不断下降。而废水pH＞2 以后，虽然羟基自由基的氧化电势还在不断增大，但此时有部分硝酸亚铁已开始逐渐从溶液中析出，导致溶液中羟基自由基减少，废水中COD 开始缓慢上升。

表3 不同工业废水的pH 对芬顿试剂氧化COD 的影响

2.4.3 搅拌时间对芬顿试剂氧化COD 的影响

在实验中，控制其他反应条件不变，探索搅拌时间对芬顿试剂氧化COD 的影响搅拌时间对芬顿试剂氧化COD 有较大的影响，搅拌时间小于3 h 时，废水中的COD 含量较高，搅拌时间小于3 h 以后，废水中COD 开始缓慢下降后逐渐趋于不变。芬顿试剂氧化COD 是一个缓慢氧化的过程，随着反应时间的增加，氧化的COD 逐渐增多，溶液中的COD 逐渐下降。

2.4.4 搅拌速度对芬顿试剂氧化COD 的影响

在实验中，控制其他反应条件不变，探索搅拌速度对芬顿试剂氧化COD的影响，搅拌速度对芬顿试剂氧化COD有一定的影响，搅拌速度小于600 r/min时，废水中的COD有一定程度增大，搅拌速度大于600 r/min 以后，废水中COD基本维持不变。通过观察搅拌时溶液可知，在搅拌速度小于600 r/min 时，芬顿试剂与工业废水接触面积较小，不利于芬顿试剂对工业废水中COD 的氧化；搅拌速度大于600 r/min 以后，芬顿试剂与工业废水接触较好，提升了芬顿试剂对工业废水中COD 的氧化效果，废水中COD有所减小；当搅拌速度大于800 r/min 以后，搅拌浆开始震动，且有反应液开始四处飞贱，从安全角度考虑，搅拌速度不易超过800 r/min。

3 结论

1）通过对芬顿试剂氧化废水中COD各影响因素进行探索，得到其最佳的反应条件为：芬顿试剂的物料配比1∶1，芬顿试剂与废水中COD 配比为1∶1、工业废水最佳反应pH 为2，最佳搅拌时间4 h，最佳搅拌速度600 r/min；

2）在芬顿试剂氧化废水COD各影响因素中，除了搅拌速度影响较小，其他反应条件均影响较大，在实验过程中应严格控制；