甲苯\硝基苯Fenton氧化去除特性研究

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摘要：以黑龙江省宾西工业园区废水为研究对象，采用Fenton试剂作为氧化剂对污水中的甲苯、硝基苯进行去除实验研究。研究结果表明：当进水甲苯、硝基苯浓度均为40mg/L时，H2O2与Fe2+的比值为10，H2O2投加量为5mmol/L，pH为3，反应时间设置为60min。此时出水甲苯、硝基苯浓度在2~3mg/L左右，去除率在90%以上，处理效果较好。

关键词：甲苯；硝基苯；氧化

Abstract: the heilongjiang Penn west industrial park waste water as the research target, the fenton reagent as oxidants to sewage, the difficulties of toluene for removing experimental study. The results of the study show that: when the water, the difficulties are toluene concentration 40 mg/L, H2O2 and the ratio of 10 for Fe2 +, H2O2 dosing quantity for 5 mmol/L, pH of three, the reaction time set for 60 min. At this time, the difficulties in toluene water concentration of 2 ~ 3 mg/L or so, the removal rate of 90% or more, the treatment effect is good.

Keywords: toluene;difficulties; oxidation

中图分类号：TQ612.2文献标识码：A 文章编号：

前言

松花江支流-蜚克图河流域的宾西工业园区内机械加工企业、制药企业、印染企业众多，由于这些企业在生产过程中涉及到乳化液、甲苯、硝基苯等物质，一旦这些物质在工厂事故时发生泄漏，将对蜚克图河流域的生态环境产生重大的破坏。本文通过对甲苯、硝基苯特殊污染物进行小试实验，找出最佳工艺处理工况条件。

1. 实验介绍

1.1 Fenton氧化法简介

采用Fenton试剂（Fe2+与Fe2+组成的试剂），通过氧化和混凝作用去除水中有机物的反应称之为Fenton氧化法[1]。影响氧化效果的主要因素有：H2O2与Fe2+的比值、H2O2投加量、pH和反应时间等[2,3]。

1.2 实验步骤

用移液枪量取一定量的甲苯、硝基苯原液放入1L烧杯中，静置2~3小时，使得甲苯、硝基苯浓度为40mg/L。再加入一定量的H2O2和FeSO4，调节一定的pH值，放置在六联搅拌机上，在搅拌的作用下，进行Fenton氧化实验。反应一段时间后，取上层清液进行分析。

1.3 分析检测方法

（1） 仪器：Agilent 7890A

（2） 色谱柱：HP-INNOWAX，30m*0.53mm*1.0μm

（3） 检测器：FID

（4）分析条件： 炉温设置为70℃；进样口温度为 250℃；气体分流比为 5:1；检测器温度为 300℃；采用氮气作为载气，载气流速为 10ml/min。

（5）样品处理及标准曲线绘制

对甲苯和硝基苯标准曲线的测定采用外标法。

图1 甲苯标准曲线 图2硝基苯标准曲线

2.实验结果分析

2.1 H2O2与Fe2+的比值的影响

设置7组污水水样，H2O2与Fe2+的比值分别为2、4、6、8、10、12、14，实验时间设置为1小时。反应结束后污水中甲苯、硝基苯的含量和去除率见图3和图4：

图3Fenton氧化实验中甲苯的去除 图4 Fenton氧化实验中硝基苯的去除

从图3和图4中可知，废水中甲苯、硝基苯去除率都是随着H2O2与Fe2+的比值增大先上升后下降。H2O2与Fe2+的比值存在一个最佳比值，在上述实验中，当H2O2与Fe2+的比值为10时，甲苯、硝基苯的去除率都达到了最好的去除效果，去除率达到86.9%和99.5%。

2.2 H2O2投加量的影响

设置9组污水水样，H2O2投加量分别为2、3、4、5、6、7、8、9、10mmol/L。反应结束后污水中甲苯、硝基苯的含量和去除率见图5和图6：

图5Fenton氧化实验中甲苯的去除 图5 Fenton氧化实验中硝基苯的去除

从图5和图6中可知，废水中甲苯、硝基苯去除率都是随着H2O2投加量的增加逐渐上升，然而当H2O2投加量超过5mmol/L以后，曲线趋于平稳，此时甲苯、硝基苯的去除率分别为85.66%和99.11%。综合考虑去除效果以及成本，最后确定该实验H2O2的最佳投量为5mmol/L。

2.3 pH的影响

设置6组污水水样，pH分别为1、2、3、4、5、6。反应结束后污水中甲苯、硝基苯的含量和去除率见图7和图8：

图7Fenton氧化实验中甲苯的去除 图8 Fenton氧化实验中硝基苯的去除

从图7和图8中，可以看出pH对Fenton氧化的氧化效果有显著的影响。当pH=3时，甲苯、硝基苯的去除效果都达到了最好，分别为85.63%、98.01%。

2.4反应时间的影响

设置反应时间分别为5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min。反应结束后污水中甲苯、硝基苯的含量和去除率见图9和图10：

图9Fenton氧化实验中甲苯的去除 图10 Fenton氧化实验中硝基苯的去除

从图9和图10中，可以看出甲苯、硝基苯的去除率随着反应时间的延长而增大。反应初始阶段，甲苯、硝基苯的去除率曲线上升很快，但当反应超过30min后，去除率曲线上升缓慢。可以看出：Fenton试剂氧化过程是一个极为迅速的过程，通过延长反应时间提高甲苯、硝基苯的去除率不太现实。最后通过分析确定反应时间为60min。

3 结论

（1）实验结果表明：当进水甲苯、硝基苯浓度均为40mg/L时，H2O2与Fe2+的比值、H2O2投加量、pH均有一个最佳值，分别为10、5mmol/L、3；Fenton氧化对甲苯、硝基苯的去除随着反应时间的进行，去除率逐渐增大，考虑技术经济条件，确定最佳反应时间为60min。

（2）宾西工业园区是黑龙江省最具有代表性的典型工业园区，本研究结果可为示范工程同类型废水处理工艺提供理论和技术支持。

参考文献：

[1] 陈胜兵,何少华,娄金生,谢水波. Fenton试剂的氧化作用机理及其应用[J].环境科学与技术,2004,3;

[2] 陈传好,谢波,任源,吴超飞,韦朝海. Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机制[J].环境科学,2000,3;

[3] 刘勇弟,徐寿昌.紫外-Fenton试剂的作用机理及在废水处理中的应用[J].环境化学,1994,4;

作者：涂少华

毕业院校：哈尔滨工业大学专业：市政工程学位：工学硕士

工作单位：成都市规划设计研究院规划四所

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。