【Fenton法处理苯酚废水的探究4600字（论文）】

Fenton法处理苯酚废水的研究目录TOC\o"1-2"\h\u5874引言 188201实验部分 2112901.1实验试剂 229651.2实验仪器 2135801.3实验反应机理 3269771.4苯酚废水的配制 3248061.5实验方法 422401.6苯酚废水的测定 4169341.7标准曲线的制作 4119122结果与讨论 5238942.1反应时间对苯酚废水去除率的影响 5317402.2FeSO4·7H2O浓度对苯酚废水去除率的影响 6189532.3不同反应温度对苯酚废水去除率的影响 782832.4H2O2浓度对苯酚废水去除率的影响 8247442.5pH值对苯酚废水去除率的影响 920213结论 101008参考文献 11摘要：本文采用Fenton法处理难降解的有机物苯酚废水，并对其去除率的影响进行探究，研究不同因素对实验的影响，然后确定最适宜条件。把H2O2的浓度、FeSO4·7H2O的浓度、pH值、反应温度、反应时间作为考察因素，进行单因素实验。实验结果表明最适宜的条件：H2O2浓度为14mmol/L、反应时间为30min、反应温度为25℃、FeSO4·7H2O浓度为1.0mmol/L、pH值为4.00，此时废水去除率可高达93%。关键词：Fenton法、苯酚、去除率引言近些年来，社会的文明和科技水平的不断进步与发展，工业污染是目前造成水污染最严重的原因，水是人类生活不可或缺的，水质的不合格会导致多种危害，而水体污染的大部分是由有机化学物质引起的，有机化学物质大多难溶于水，而且有着很多不同的类型，其中很多物质毒性是很大的，很难用传统的方法去降解其中一部分有机污染物。不同种类的有机物降解方式会有所不同，其组成和性质也不一样，一些有机污染物会致使微生物的生长变得缓慢。苯酚是一种有毒的、有特殊气味的一种有机物，它是针状晶体。工业上，苯酚用途很广泛，是有机合成重要的原料，在工业生产方面常用于炼油、涂料、农药、燃料、塑料等制造业。苯酚也广泛的存在于日常生活中，通常是通过呼吸道和皮肤进入人体体内而严重危害到生命健康，苯酚蒸汽浓度过高时会导致各种方面的疾病。苯酚属于高毒物质，所产生的废水是很难降解的，会对水中的农作物有着非常大的毒性，阻碍农作物的生长，严重时会导致农作物的死亡，而且如果农作物被含有酚类的污染废水浇灌过，那么该农作物不能食用。目前处理苯酚废水的方法有很多，常使用的方法有萃取法、膜萃取技术、膜蒸馏技术和溶剂萃取法，还有化学沉淀法、湿式催化氧化法和电化学氧化技术、生物膜法等技术。但是上述工艺有着反应时间长、运行管理要求高、处理量大等缺点[8-11]。Fenton试剂又称芬顿试剂，是由H2O2和Fe2+溶液混合而成的，具有十分强烈的氧化性。与其它工艺相比，具有氧化反应条件温和、反应时间较短、环境友好型等很多优点，由此引起许多专业科研工作人员的高度关注，为使有机废水去除率达到最大，通过考察H2O2的浓度、溶液pH值、反应时间、反应温度、七水硫酸亚铁的浓度等因素对苯酚废水去除率的影响，从而确定最佳工艺，有可能降低Fenton系统的处理成本。实验部分实验试剂实验所需主要试剂见表1表1实验试剂试剂级别化学式生产厂家苯酚分析纯C6H6O上海麦克林生化有限公司七水合硫酸亚铁分析纯FeSO4·7H2O上海展运化工有限公司30%过氧化氢分析纯H2O2上海展云化工有限公司盐酸分析纯HCI阿拉丁氢氧化钠分析纯NaOH上海展云化工有限公司实验仪器实验所需主要仪器见表2表2仪器名称仪器型号生产公司电子天平FA1104B上海菁海有限公司数显集热式磁力搅拌器DF-I金坛市杰瑞尔电器有限公司紫外可见分光光度计UV-3310日本日立有限公司酸度计PHSJ-4F上海雷磁仪电科学仪器股份有限公司1.3实验反应机理Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢经过组成后的体系，这一体系具有较强的氧化性。双氧水氧化分解过程需要用到催化剂，可以利用二价铁离子与其反应加快进程，反应生成具有强氧化性的羟基自由基引发自由基链反应，羟基自由基会与有机物进行反应生成有机自由基使有机物结构破坏，从而达到去除目的。主要是由于此方法催化生成的羟基自由基的氧化能力仅次于氟，其电极电动势可以达到2.80V。除此之外，羟基自由基具有很高的电负性或者亲电性，亲电能力可以高达569.3KJ，具有很强的加成反应特性。，通过这种机理来达到对有机物的去除。这个去除方法适用的范围很广，但是常见地适用于处理难生物降解和一般物理化学方法难以处理的废水，效果明显。[11-15]。反应机理：H2O2+Fe2+→Fe3++HO·+HO-（1）RH+HO·→R·+H2O（2）R·+Fe3+→Fe2++产物（3）H2O2+HO·→HO2·+H2O（4）Fe2++HO·→Fe3++HO-（5）Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·（6）Fe3++HO2·→Fe2++H++O2（7）1.4苯酚废水的配制采用浓度为100mg/L的苯酚作为实验的模拟废水。首先制备浓度为1g/L的苯酚，先使用电子天平称量了0.5000g苯酚，再将苯酚倒入一个100mL的烧杯中，加入适量的二次去离子水进行搅拌使其完全溶解，将所得溶液沿玻璃棒引流至500mL容量瓶中进行定容，即可得到所需废水储备液。最后，用移液管移取50mL的苯酚废水储备液至500mL容量瓶中进行定容，即可得到100mg/L的苯酚废水。1.5实验方法取适量浓度为100mg/L的苯酚废水，每次控制FeSO4·7H2O的浓度，H2O2的浓度，反应时间，反应温度，溶液的pH值等5个因素其中一个条件变化，其他条件不变进行单因素实验，测定每组溶液的吸光度，根据标准曲线得出废水浓度，通过公式（1）计算废水去除率，由此确定反应的最佳条件。苯酚废水去除率计算方法见公式（1）。η=(C0−式（1）中，C0为初始溶液浓度，Ct为反应后溶液浓度。1.6苯酚废水的测定苯酚溶液的吸光度测定是使用紫外分光光度计进行测定的。从文献[5]可知，在波长270.00nm处苯酚溶液具有最大吸光度，因此，在测定吸光度时，波长设定范围为200.00nm-700.00nm。1.7标准曲线的制作配制不同浓度的苯酚废水溶液，用二次去离子水作为参比，在选定的波长下，依次测量苯酚各浓度溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，苯酚浓度为横坐标作图，用软件制作标准曲线，如下图所示。结果与讨论2.1反应时间对苯酚废水去除率的影响取100mg/L的苯酚溶液放入100mL的烧杯中，加入0.2224g的七水硫酸亚铁的粉末进行充分搅拌使其溶解，之后量取1.5mL的30%的过氧化氢溶液加入，最后调节pH值为5.00，控制温度为25℃进行反应，在反应进行10min，20min，30min，40min，50min的时候吸取溶液进行吸光度的测定。数据处理如表3,反应时间对苯酚废水去除率的影响如图1所示。表3反应时间/min吸光度去除率/%101.10925.71200.44171.12300.17889.05400.17689.10500.17589.20图1反应时间对苯酚废水去除率的影响由图1可以明显看出，Fenton试剂在去除苯酚废水时刚开始的速率较快，当反应时间30min的去除率较大，30min后去除率并没有明显的增加或减小，说明在反应30min时反应趋于平衡了。因此，Fenton试剂处理苯酚废水最佳时间是30min。2.2FeSO4·7H2O浓度对苯酚废水去除率的影响取6个洁净的100mL的烧杯，加入100mg/L的苯酚废水溶液，量取1.5mL的30%的过氧化氢溶液加入，调节pH值为5.00，为探究FeSO4·7H2O浓度对反应影响，根据计算分别在烧杯里加入0.1110g，0.1668g，0.2224g，0.2780g，0.3340g，0.3890g的七水硫酸亚铁固体，使得FeSO4·7H2O浓度为0.4mmol/L、0.6mmol/L、0.8mmol/L、1.0mmol/L、1.2mmol/L、1.4mmol/L、1.6mmol/L充分搅拌使其完全溶解，控制温度25℃进行反应30min后测量各组吸光度值。数据处理如表4所示，FeSO4·7H2O浓度对苯酚废水去除率的影响如图2所示。表4FeSO4·7H2O/（mmol/L）吸光度去除率/%0.40.48967.890.60.44171.160.80.19687.821.00.14791.161.20.16390.061.40.18488.64图2不同FeSO4·7H2O浓度对苯酚废水去除率的影响由图2可以明显的看出，FeSO4·7H2O浓度从低浓度逐渐增加时，废水去除率呈上升趋势，在FeSO4·7H2O浓度大于1.0mmol/L时，废水去除率呈下降趋势。此现象的原因是由于七水硫酸亚铁在反应中做催化剂，反应刚开始促使反应的进行，促使H2O2生成·OH的速度很快，当Fe2+过量会产生Fe3+，会影响到反应的进行。由此得出反应中处理苯酚废水最适宜的FeSO4·7H2O的浓度是1.0mmol/L。2.3不同反应温度对苯酚废水去除率的影响取六个洁净的100mL的烧杯，分别加入100mg/L的苯酚废水溶液，量取1.5mL的30%的过氧化氢溶液加入每个烧杯中，随后加入0.2780g的七水硫酸亚铁固体充分搅拌，使其完全溶解，调节溶液pH值为5.00，使溶液分别在温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃条件下进行反应，反应30min后测量各组溶液的吸光度，数据处理如表5所示，不同反应温度对苯酚废水去除率的影响如图3所示。表5反应温度/℃吸光度去除率/%150.87642.56200.60360.14250.14291.49300.19687.82350.44071.22400.55463.47图3反应温度对苯酚废水去除率效果的影响由图3可以明显的看出，苯酚废水去除率先增加后减小，随着温度逐渐的升高至25℃，苯酚废水去除率呈上升趋势，当温度逐渐上升至大于25℃后，废水去除率反而会降低。该现象是由于，刚开始逐渐升温会促使分子碰撞激烈，促进反应正向进行，但由于该反应使放热反应，若温度持续增加，会导致反应速度减慢，去除率降低。因此，处理苯酚废水最适宜的温度是25℃。H2O2浓度对苯酚废水去除率的影响取六个洁净的100mL的烧杯，分别加入100mg/L的苯酚废水，加0.2780g的七水硫酸亚铁固体，搅拌使其完全溶解，调节溶液pH值为5.00，为探究H2O2对处理苯酚废水的影响，根据计算，分别量取1.3mL、1.5mL、1.8mL、2.0mL、2.3mL、2.5mL的30%的过氧化氢溶液，使H2O2的浓度分别为10mmol/L、12mmol/L、14mmol/L、16mmol/L、18mmol/L、20mmol/L。控制温度在25℃进行30min的反应后，测量各组的吸光度值。数据处理如表6所示，H2O2浓度对苯酚废水去除率的影响如图4所示。表6H2O2浓度/（mmol/L）吸光度去除率/%100.45770.07120.21286.73140.12692.59160.16390.07180.19587.89200.20787.07图4H2O2浓度对苯酚废水去除率的影响由图4可以明显的看出，苯酚废水去除率先增加后呈下降趋势，废水去除率在过氧化氢浓度为14mmol/L时达到最大。随着过氧化氢浓度的逐渐增加，苯酚废水去除率也随之增加，当过氧化氢超过14mmol/L时，废水去除率有轻微下降。该现象产生的原因是过氧化氢浓度的逐渐增加，会促使过氧化氢与催化剂发生反应，从而产生更多的羟基自由基，促进反应速率的加快，但是随着过氧化氢浓度的持续增加，过量的过氧化氢会与最初反应生成的羟基自由基反应，从而抑制了反应的进行。因此，处理苯酚废水的最适宜的H2O2浓度是14mmol/L。2.5pH值对苯酚废水去除率的影响取六个洁净的100mL的烧杯，加入浓度为100mg/L的苯酚废水，称量0.2780g的七水硫酸亚铁固体分别加入每个烧杯中，进行搅拌使其完全溶解，随后量取1.8mL的30%的过氧化氢溶液加入烧杯中，为探究不同pH值对苯酚废水去除率的影响，控制pH值为3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00。控制反应温度为25℃，进行反应30min，然后测量各组吸光度值，数据处理如表7所示，pH值对苯酚废水去除率的影响如图5所示。表7pH值吸光度去除率/%30.34377.8240.11993.0050.35976.7360.48967.8970.60460.0780.65356.73图5pH值对苯酚废水去除率的影响由图5可以明显的看出，当pH值逐渐增加时，废水去除率也会随之增加，若pH值持续增加时，苯酚废水去除率会呈下降趋势。该现象产生的原因是由于当pH值过低时，Fe3+很难被还原成Fe2+，而当pH值过高时会抑制过氧化氢的分解，从而会使羟基自由基产生的数量减少，同时还会使Fe2+反应呈现沉淀状，不利于反应的进行。因此，处理苯酚废水研究的最适宜pH值为4.00。3结论本实验采用单因素优化法，利用Fenton试剂处理苯酚废水的过程中，经过实验探究，可以得到处理废水的反应最佳工艺条件是反应时间为30min、FeSO4·7H2O浓度为1.0mmol/L、反应温度为25℃、H2O2浓度为14mmol/L、pH值为4.00。参考文献白靖铭.紫外线强化Fenton试剂法处理苯酚废水的试验研究[J].供水技术,2019,13(05)，4-6.王莹莹,赵业军.Fenton氧化法处理苯酚废水的研究[J].山东化工,2018,47(06):161-162.班福忱,李承斌,程琳等.Fenton试剂法处理苯酚废水的研究[J].化工技术与开发,2009,38(04):47-49.高颖.超声波强化Fenton法处理苯酚废水的试验研究[D].沈阳建筑大学,2015.班福忱,赵鑫宇,王闯等.光助非均相类Fenton法对对硝基苯酚废水的处理[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2019,35(03):534-542.BabuponnusamiA,MuthuKumarK.Advancedoxidationofphenol: