Fenton氧化_混凝_活性炭吸附联合工艺处理酚醛树脂废水

1、第32卷第5期 湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.32 No.5 2006年10月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Oct2006 文章编号：1007-1032(2006)05-0544-04Fenton氧化-混凝-活性炭吸附联合工艺处理酚醛树脂废水秦普丰，周惜时，铁柏清，钱 湛，包小丰(湖南农业大学 资源环境学院，湖南 长沙 410128)摘 要：采用Fenton试剂氧化混凝活性炭吸附联合工艺处理酚醛废水，考察了废水初始pH，H2O2投加量，Fe2+/H2O2，反应时间和温度及混凝液pH，混凝剂质量

2、浓度，吸附剂质量和吸附时间对处理过程的影响，探讨了废水的降解途径和机理结果表明，在体系初始pH4，温度40 ，H2O2投加量800 mg/L，Fe2+/H2O2=0.1，反应时间60 min，混凝液pH为8及混凝剂质量浓度为500 mg/L，吸附剂用量30 g，吸附时间60 min的条件下，废水的COD去除率为97.85%，挥发酚去除率为99.75%，甲醛去除率为99.81%，可为后续的生物处理提供良好的前提关键词：酚醛树脂废水；Fenton试剂；混凝；吸附 中图分类号：X703.1文献标识码：AStudy on Fenton Oxidation-Coagulation-Absorbent T

3、reatment ofWastewater Containing Phenol and FormaldehydeQIN Pu-feng，ZHOU Xi-shi，TIE Bo-qing，QIAN Zhan，BAO Xiao-feng (College of Resources and Environment，HNAU，Changsha 410128 China)Abstract：Treatment of wastewater containing phenol and formaldehyde has been carried out by Fenton oxidation-coagulatio

4、n-absorbent processThe effects of initial pH on wastewater，H2O2 doses，Fe2+/H2O2，reaction time，temperature，pH and mass concentration for coagulation，absorbent dose and time were investigatedThe optimistic conditions are determined97.85% of COD，99.75% of phenol and 99.81% of formaldehyde removal were

5、achieved at pH4，2+Fe/ H2O2=0.1，T=40 ，t =60 min，pH and mass concentration for coagulation were 8 and 500 mg/L，H2O2=800 mg/L，absorbent dose and time were 30 g and 60 min，providing the good premise for the following biological treatment to remove Key words：wastewater containing phenol and formaldehyde；

6、fenton；coagulation；absorbent酚醛树脂生产过程中产生大量的高浓度含酚及少量的含醛废水由于酚和醛是具有高毒、强腐蚀性的化学物质，对于绝大多数生物均有极强的毒性，能引起蛋白质变性、凝固，最终导致生物体组织衰竭，直至死亡因此，这类废水的处理如果不事先有效地降低酚、醛浓度，不能进入生物处理环节，不能直接排放到水体中只有通过先破坏酚、醛的稳定结构，并辅以混凝及吸附，废水才能进入生物处理体系，直至达标排放24-基，在处理微生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时，具有反应迅速，温度和压力等反应条件温和且无二次污染等优点67考虑到目前Fenton-试剂的研究已经较为成熟，笔者采用

7、Fenton氧化混凝活性炭吸附联用的方法处理酚醛树脂废水，获得了良好的效果，以期为该工艺处理酚醛行业废水提供科学依据11 材料与方法1.1 材 料酚醛废水由湖南某树脂厂提供；化学试剂均为分析纯，由广州化学试剂厂提供通过对废水水样进行取样分析，废水pH为1.02.0，化学需氧量COD为126 000128 000 mg/L，挥发酚含量36 00037 000 mg/L，甲醛为11 00012 000 mg/LFenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂5，由于它能产生氧化能力强的OH自由收稿日期：2006-06-20基金项目：中日合作丰田基金(Toyota Fund D01-B3

8、-010)；湖南省科学技术厅项目(04SK3019)作者简介：秦普丰(1971-)，男，湖南沅江人，博士研究生，湖南农业大学讲师第32卷第5期 秦普丰等 Fenton氧化混凝活性炭吸附联合工艺处理酚醛树脂废水 5451.2 方 法取Fenton氧化处理后水样200 mL，加入一定量的硫酸铁溶液，调节混合液pH至一定值进行混凝沉降试验混凝时，先快速搅拌30 s (150 r/min)，立即加入1滴体积分数为0.5%的聚丙烯酰胺溶液助凝，再慢速搅拌1 min (50 r/min)，静置510 min后，取上清液，测其COD，并计算COD去除率在不同试验条件下，具体设计是改变初始pH(设置为1，2，

9、3，4，5，6)；Fe2+取Fenton混凝试验中COD的去除效果最佳条件基础上的水样200 mL，在4个待处理水样中分别投加10，20，30，40 g活性炭，比较不同的活性炭质量和吸附时间对COD的去除效果的影响，并在最佳的吸附质量和吸附时间基础上测定废水中苯酚和甲醛的质量浓度，得出苯酚、甲醛最佳去除效率COD，挥发酚，甲醛的测定参照文献8方法进行；pH值测定采用pHS-25型精密pH计2 结果与讨论2.1 Fenton氧化效果在30%H2O2投加量500 mg/L，H2O2/Fe2+= 21，T=30 ，t=1.5 h的条件下进行Fenton氧化试验，研究不同初始pH对COD去除的影响氧化

10、后，加入质量浓度为500 mg/L的硫酸铁溶液，将水样的pH调节到8左右进行混凝沉降试验，静置30 min后，下层为黄色絮凝沉淀物，上清液乳浊色通过取上清液测COD，发现pH由1升至4时，COD去除率直线上升，在初始pH4时，COD去除效果最好，这可以用Fenton试剂的经典理论1来解释Fe2+的催化能力与其在水中的存在状态有关，反应过程中存在着Fe2+和Fe3+的转化，去除率的影响固定pH4，改变H2O2投加量，其他条件同上，结果见图1从图1中可以看出，当H2O2投加量从800 mg/L增加到1 000 mg/L，COD去除率仅从85.28%提高到86.98%考虑到降低药耗，并保证处理效果，

11、H2O2投加量宜为800 mg/L图1 H2O2投加量对COD去除率的影响Fig.1 Effect of H2O2 doses on COD removal/H2O2对COD去除的影响去除率的影响在T=30 ，初始pH4，H2O2投加量为800 mg/L，Fe2+/H2O2=0.1的条件下，经过不同的反应时间，COD去除率增大，反应30 min后，COD去除率高达86.28%，说明大部分的物质是很容易氧546 湖南农业大学学报(自然科学版) 2006年10月化的，而时间从10 min延长到1.5 h，COD去除率仅从86.28%提高到95.28%，考虑到工程应用和经济可行性，综合考虑，宜取反应

12、时间为60 min1009080706050图2 Fe2+/H2O2对COD去除的影响Fig.2 Effect of Fe2+/H2O2 on COD removal去除率的影响图3显示了在初始pH4，H2O2投加量为800 mg/L，Fe2+/H2O2=0.1，反应时间为60 min的条件下，温度对COD去除率的影响COD去除率在2040 时有较大跃迁，且在40 以上变化对污染成分去除率的影响不大，表明硫酸亚铁在40 即开始有高催化活性12000102030405060图3 反应温度对COD去除的影响Fig.3 Effect of reaction temperaturt on COD re

13、moval2.2 混凝沉降效果影响在T=40 ，初始pH4，H2O2投加量为800 mg/L，Fe2+/H2O2=0.1，t=60 min的最佳氧化条件下处理过的水样分为7份，每份200 mL，调节各份水样的pH值从5依次增大到11，然后每份水样同时加入500 mg/L硫酸铁进行混凝沉降试验结果见图4从图4可以看到，混凝前pH控制在8时，COD去除率最高20030040050060070010090807060671011图4 混凝液pH及混凝剂用量对COD去除的影响Fig.4 Effect of pH and dose on COD removal的影响调节经Fenton氧化后水样的pH为8

14、，混凝剂Fe3+的质量浓度对混凝处理效果的影响见图4废水经过Fenton氧化后，在pH为8，混凝剂质量浓度为500 mg/L时，混凝处理效果好，COD去除率高；Fe3+用量过低，难以达到预期的处理效果，过高则是浪费，而且还将增加对设备的腐蚀 2.3 吸附效果凝后废水混凝效果的影响取上述最佳条件Fenton混凝处理后废水200 mL，取活性炭量分别为10，20，30，40 g，在不同的吸附时间下，分析COD数据，温度为20 ，结果如图5所示当吸附剂用量从10 g上升到40 g，COD去除率也相应上升，但120 min时30 g与40 g之间的去除率仅从68.58%上升到72.56%，去除率相差很

15、小另从图5中可以看出，吸附的饱和时间为60 min，超过60 min时COD去除率上升很小综合考虑，取吸附剂用量30 g，吸附时间为60 min80604020002090120图5 吸附剂用量及吸附时间对COD去除率的影响Fig.5 Effect of absorbent dose and time on COD removal第32卷第5期 秦普丰等 Fenton氧化混凝活性炭吸附联合工艺处理酚醛树脂废水 547后废水混凝效果的影响取上述最佳条件Fenton混凝处理后废水200 mL，吸附60 min后测定废水COD，然后用碱液对吸附剂进行洗脱，进入下一次使用，如此反复使用6次，结果见图6

16、所示吸附剂第1次使用时，在反应10 min后，具有很高的COD去除率，达到了46.37%；第2次使用时，其去除率有一定程度的下降，但仍能达到44.32%；往后的重复使用中，COD去除率降低速率下降很少当重复利用6次时，吸附效率才明显下降可见，试验制备的活性氧化铝吸附剂具有较好的稳定性，可以用于该联合工艺的吸附组分9-1170013065图6 吸附剂重复使用对COD的影响Fig.6 Effect of Repetitive Absorbent degradation of wastewater onCOD removal2.4 处理后酚、醛浓度在T=40 ，初始pH4，H2O2投加量为800 m

17、g/L，Fe2+/H2O2=0.1，t =60 min，混凝液pH为8，混凝剂质量浓度为500 mg/L，吸附剂用量为30 g，吸附时间为60 min的最佳条件下进行Fenton混凝活性炭吸附处理后，废水由原来的微黄色变为澄清，过滤后用分光光度计对废水中酚、醛的浓度作了分析，挥发酚为91.25 mg/L，甲醛为21.85 mg/L，去除率分别达到99.75%和99.81%，为后续进入生物阶段提供了良好的条件 2.5 工艺成本及经济可行性分析就上述最佳条件而言，用Fenton氧化混凝活性炭吸附联合工艺处理1 m3含酚醛树脂废水，COD去除率达到97.85 %，消耗浓度为体积30 %，密度为1.1

18、1 g/mL的H2O2 3.4 L，工业级H2O2溶液的每吨价格为1 500元，那么消耗的氧化剂的费用为5.39元；活性炭吸附剂虽可以重复使用，市场价格为4 000元/ t，费用适中；调节pH所消耗的酸的量也较大，可以通过采用工业废品来降低费用加上混凝剂的投加量，粗略估计处理1 t酚醛废水总的费用为11.4元左右，处理费用适中 参考文献：1 Neyens E，Baeyens JA review of classic Fentonsperoxidation as an advanced oxidation techniqueJJournal of Hazardous Materials，2003，29(5)：33-50 2 吴文新ABS树脂生产现状及发展趋势J辽宁化工，1997，26(2)：64-673 Sheng H L，Cho C LFenton process for treatment ofdesizing wastewater JWater Res，1997，31(8)：2050- 20564 刘相伟工业含酚废水处理技术的现状与进展J工业水处理，1998，18(2)：4-75 张 民含酚工业废水处理的探讨J环境保护科学，1999，25(2)：6-76