氧化处理含油污泥的氧化剂选择研究

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摘 要：本文介绍了测定含油污泥主要物理因素的方法，分别实验了选用的3种氧化剂H2O2、KMnO4、Fenton不同投加量对黏稠含油污泥的氧化效果，并分析了H2O2、KMnO4、Fenton氧化含油污泥的最佳处理效果，探讨了处理含油污泥氧化剂的优化选择。

关键词：含油污泥；氧化剂；Fenton氧化；氧化处理；含油率

中图分类号：X703 文献标识码：A

从20世纪70年代开始，国外、国内油田就开展了含油污泥处理的技术研究，研究出的方法在实际应用中都存在着一些需要改进的问题。如生物修复技术存在着的修复周期长及一些大分子有机污染物生物降解难的问题，可以采用氧化处理含油污泥技术作为生物修复的前处理方法，这种技术是将强氧化剂注入含油污泥中，将石油烃污染物转化为更易于生物降解的化合物，从而使污染物的毒性降低甚至消除。这样可以增加生物修复的效率和经济可行性。本文通过实验研究优化选择含油污泥氧化处理的氧化剂。

一、含油污泥物理因素测定的实验方法

1.pH值的测定：用pH计测定；

2.含水率的测定：重量法

方法原理：污泥样品在105±2℃烘至恒重时的失重即为污泥样品所含水分的质量。

3.含油率的测定：超声―红外分光光度法

石油烃的浓度依据标准“HJ637-2012水质石油类和动植物油的测定红外分光光度法”进行。用OIL510型全自雍焱夥止獠庥鸵遣舛ㄊ油类含量。

4.有机质的测定：稀释热法

方法原理：利用浓硫酸和重铬酸钾迅速混合时所产生的热来氧化有机质，以代替外加热法中的油浴加热，操作更加方便。

5.含油污泥总氮的测定：凯氏定氮法

方法原理：样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸发出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出污泥全氮量（不包括全部硝态氮）。

6.含油污泥总磷的测定：HClO4- H2SO4法

方法原理：用高氯酸分解样品，能氧化有机质，分解矿物质，有助于胶状硅的脱水，并能与Fe3+络合，在灰的比色测定中抑制了硅和铁的干扰。硫酸的存在提高消化液的温度，同时防止消化过程中溶液蒸干，以利消化作用的顺利进行。溶液中磷的测定采用钼锑抗比色法。主要仪器 721型分光光度计；LNK-872型红外消化炉。

三、实验测定

1.含油污泥理化性质的测定

按照上面介绍的方法测定含油污泥理化性质，结果见表1。

2.H2O2氧化含油污泥的实验研究

过氧化氢（H2O2）是一种在污染物氧化领域普遍使用的氧化剂，其标准氧化还原电位为1.8mV左右。将含油污泥配制成泥浆（每2g污泥加入4ml的蒸馏水），向黏稠污泥中投加一定体积浓度为30%H2O2，置于全温振荡器（30℃，180rpm）上反应3h，萃取反应后污泥中的石油烃，利用红外测油仪测定污泥中石油烃含量；改变H2O2的投加量分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0mL进行实验，根据实验结果绘制污泥中石油烃去除率与H2O2投加量的变化曲线（图1中H2O2曲线），考察不同H2O2投加量的氧化效果。

3.KMnO4氧化含油污泥的实验研究

KMnO4的标准氧化还原电位为1.7mV，其与有机物反应生成MnO2、CO2和中间有机物，其氧化能力受污泥的酸碱性影响较小。配制0.1mol・L-1的KMnO4溶液代替浓度为30%H2O2溶液，进行KMnO4氧化实验，根据实验结果绘制污泥中石油烃去除率与KMnO4投加量的变化曲线（图1中KMnO4曲线），考察不同KMnO4投加量的氧化效果。

4.Fenton试剂氧化含油污泥的实验研究

Fenton氧化技术是以H2O2为主体的高级氧化技术，Fenton试剂由Fe2+和H2O2组成。Fe2+与H2O2反应生成的羟基自由基（・OH）具有很强的氧化性（仅次于氟），且无选择性，能够氧化打破有机高分子共轭体系结构，使持久性难降解有机物降解成为有机小分子。Fenton试剂在有机废水的处理中的应用已经广泛而成熟，但其在固体废弃物领域的应用研究则是刚刚起步。在Fenton氧化反应过程中，存在一个最佳的H2O2与Fe2+投加量比值，过量的H2O2与Fe2+都会影响OH・的存在浓度。使用90mmol・L-1Fe2+2mL溶液、30%H2O2对污泥进行氧化，然后改变H2O2的投加量进行实验，根据实验结果绘制污泥中石油烃去除率与H2O2投加量的变化曲线（图中Fenton曲线），考察不同浓度Fenton试剂的氧化效果。

结论

（1）H2O2氧化含油污泥所达到的最大石油烃去除率为28.5%；最佳H2O2的投加量为12.0mL，当H2O2的投加量大于12.0mL时，石油烃去除率并不增加。

（2）KMnO2氧化含油污泥所达到的最大石油烃去除率为34%；最佳KMnO2的投加量为12.0mL。当KMnO2大于12.0mL时，石油烃去除率有减少趋势。

（3）Fenton试剂氧化含油污泥所达到的最大石油烃去除率为49%；Fenton试剂最佳H2O2的投加量为8.0mL。当H2O2大于8.0mL时，石油烃去除率减少。

（4）在本实验中，通过对比氧化曲线可以看出，在相同氧化剂用量下Fenton试剂氧化石油烃效果比H2O2 、KMnO4 要好，所以选择最优氧化剂为Fenton试剂。

参考文献

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[3]HJ637-2012，水质石油类和动植物油的测定红外分光光度法[S].