【《多相芬顿和经典芬顿处理染料废水的效果对比研究》12000字】

多相芬顿和经典芬顿处理染料废水的效果对比研究目录TOC\o"1-3"\h\u25434第一章绪论 5322801.1水污染现状及有机废水污染现状 5307641.2染料废水污染特点 7260371.3染料废水的危害 765911.3.1染料废水中染料的危害 761111.3.2印染废水中重金属的危害 8241201.3.3其它物质的危害 8232171.4处理染料废水的方法及优缺点 84211.4.1生物处理法 8222381.4.2絮凝法 9233951.4.3化学氧化法 9230331.4.4吸附法 10122171.4.5电化学法 1061801.4.6芬顿处理法 10205181.5研究内容、目的及应用 11172771.5.1研究内容 1133781.5.2研究目的及应用 127506第二章实验材料及方法 13235272.1试剂与仪器 13284702.2芬顿处理法 13133942.3浸渍法制作硅藻土/超强酸与多相芬顿实验 13254292.4国标法测COD 1410487第三章经典芬顿和多相芬顿催化剂效果对比 15140853.1经典芬顿对于降解染料废水的影响 15110513.1.1pH对于实验的影响 15305403.1.2反应时间对于实验的影响 1639873.1.4FeSO4浓度对实验的影响 1788503.1.5废水浓度浓度对实验的影响 1888193.2多相芬顿对于降解染料废水的影响 19252523.2.1废水浓度浓度对实验的影响 19158313.2.2多相催化剂用量对于实验的影响 2087223.2.3pH对于实验的影响 2160243.2.4反应时间对于实验的影响 2211723.2.5多相H2O2浓度对于实验的影响 2330033.3芬顿处理有机硅废水 24178733.3.1COD高量程标准校准曲线 24147483.3.2COD低量程标准校准曲线 2415463.3.3经典芬顿处理有机硅废水 24162563.4讨论 2513388第四章结论与展望 25148634.1结论 25259255.2展望 26摘要众所周知，水资源对于人类以及动物和植物生存繁殖有着举足轻重的地位，可以说水所有生物的源头。随着时代发展，世界人口基数不断扩大，人类对于水资源需求量剧增。虽然开发了各种各样的方法，例如淡化海水、向云中投入降雨剂形成人工降雨、南水北调的利用等方法。还是不能满足人类用水需求。用水需求量增加的同时水污染也日益加剧。芬顿处理是已知污水处理较好方法之一，但是存在双氧水利用率低且费用昂贵等弊端。本文致力于研究芬顿对于有机废水处理的影响条件以及多相芬顿对于有机废水处理应用，为降低企业在使用芬顿处理方法的处理成本提供一定的参考和科学依据。本次研究以染料废水（罗丹明B）为样品，使用分光光度法分别从废水浓度、pH、反应的进行时间、催化剂(FeSO4和硅藻土/固体超强酸）用量、H2O2用量探究经典芬顿反应的最佳实验条件。采用常用的浸渍法制备硅藻土/固体超强酸催化剂。对比两种催化剂有机废水处理效果。取来衢州某工程有机硅废水采用分光光度法和国标法（重铬酸钾法）分别在两种催化剂最佳实验条件下处理效果。实验结果表明：1、经典芬顿在浓度为10mg/L以上、pH=3、1.5h、30mmol/lH2O2、1.0mmol/lFeSO4的条件下反应效果最佳可达到99%以上。2、多相芬顿在浓度为浓度为10mg/L以上、pH=3-8、1.5h、30mmol/lH2O2、1.0mmol/lFeSO4的条件下反应效果最佳可达到90%以上。3、实验表明多相芬顿处理废水较经典芬顿处理废水效果更好，使用条件更广泛，处理费用更低廉。关键词：芬顿；多相芬顿；分光光度法；有机废水；第一章绪论1.1水污染现状及有机废水污染现状众所周知，水资源对于人类以及动植物生存繁殖有着举足轻重的作用，可以说没有水就没有现在地球上的一切。水资源的需求量随着世界人口的急速增长而迅速增大。日益严重的水环境污染问题让很多可饮用的水源受到污染，可用水资源变得格外紧张。根据相关研究所研究结果表明，每天人类生产生活过程中产生大约有有几百万吨固体废物，其中一部分的固体废物由于处理不符合国家处置规范倒进溪水、江河湖泊和小河，从而污染了水源。同时垃圾渗滤液大概每立方米会使9立方米的水资源受到污染。这些被污染的水源随着河流走势使得亚洲大大小小的江河溪流受到了一定的污染;欧洲大部分河流都收到严重的污染，只有个别几条河流能够勉强使用。同样的美国将近有一半的河流受到污染[1]。有关研究显示人类的所有疾病中，大部分的原因是饮用水的不卫生，而在发展国家中由于经济落后、卫生不达标，国民只能饮用这些被污染的河水，从而引发了很多疾病，就像是我们的邻国印度，当地人总是将垃圾倒入恒河，而恒河是印度人们饮用主要来源，这也造成了印度当地人们患上各类疾病的概率极大。例如寄生虫疾病、食道癌、腹泻病、血液疾病等。这些疾病甚至威胁到了人类生命安全。直到在时代高速发展的今天世界上还是有很多国家、城市、个人无法喝到真正卫生干净的水。每年死于水源疾病的人类数量以千万计，水资源短缺的问题迫在眉睫。工业废水是造成水污染严峻现状的其中一个原因。从新中国成立以来，国家急需提高国家经济实力提高国家地位，所以采用了大力发展工业行业的措施，达到了预期目的的同时也造成水环境的大范围污染。我国工业分布大约是江南纺织业、造纸业、西南地区石油化工业、辽宁等地区的煤矿业，皆是工业废水排放的主要来源[2]。其中，造纸业、石化业、化工等行业工业废水排放量较大，其排放总量大约可达总工业废水排放量一半左右。煤炭开采业也占工业废水排放量的较大比重。根据近年来有关于中国工业废水排放占世界工业废水总排放量的比例虽然逐年降低，但是降低幅度不是很大。随着现代人对于时尚的追求，常用的颜料颜色再也不能满足现代年轻人的需求，所以各式的颜料如雨后村笋般纷纷冒出。颜料类别高达几万种，年产量也高达几百万吨。这也就意味着在这个过程中会有大量染料废水会排入水中，造成水环境污染。所以如何更好的处理染料废水的问题刻不容缓。纺织工业产生的染料废水对于当今世界环境来说是一个严峻的环境污染问题[3]，有关资料我国显示往水域中排放超大量的染料废水，这些废水中包含着大量酸性物质、有毒的化合物、酚类物质、染料等物质具有强有害性。染料的废水降解处理也非常困难。因此应当重视类似的工业废水污染问题。染料让我们的生活充满了各式各样绚丽的颜色、带来了十分大的经济效益壮大我国经济实力，但是同样的产生了大量有害的染料废水排入到河流湖泊中，导致水环境污染[4]。染料的扩散能力十分大，一点点染料也能扩散到很大的一片水域。染料中携带酚类、苯类、金属等有害物质会对人体有巨大伤害，有些染料甚至可以致癌。我国也制定关于有机染料排放的相关法律法规及排放要求，故企业的废水排放前必须进行处理达到国家排放要求才能排放。1.2染料废水污染特点在生产染料的过程中大量的有害物质在有机化合物分子中引入硝基的反应、重氮化、氧化还原、随着中性盐加入蛋白质析出等生产过程中产生。大量复杂的有机化合物、金属盐是染料废水的主要组成成分。而且具有金属盐类且浓度较高、COD浓度也较高、颜色深、酸碱性较大等特点。这使得废水处理变得是十分困难，这也成为了环境污染重要原因之一。染料废水具有以下特点：（1）废水含盐量大、酸碱度较高，有碱性也有酸性（2）废水中将苯类、醌类、酚类等芳香烃作为大部分有机化合物的主要结构，由于存在一些显色结构，使得废水颜色变得很深，污染性也比较强。（3）随着时代发展人们对于染料的要求也越来越高，不但需要色彩丰富还要较好的抗氧化功能、抗生物降解功能、抗光降解的作用这些要求导致染料废水的降解越来越困难。一般的水处理系统对其的降解很难有好的处理效果。（4）染料废水中有大量的无机盐如硫化物（NaSO4）、氯化物（NaCl）等还包含各类芳香基团化合物、硝基化合物等物质的副产品。这一类物质不但在水中含量大而且有一定的毒性。同时由于极性基团的存在，使一些物质大量减少。（5）染料废水中染料含量较大使得废水颜色较深，由于染色产品的要求各不相同所以在生产过程中也会加入不同的药品来达到要求，这也使得废水的水质状况会有很大的变化，耗氧量、需氧量也就比较高。1.3染料废水的危害1.3.1染料废水中染料的危害印染废水的颜色都很深，这都是因为染料的存在。纺织业的发展使得每年都有大量的染料废水排入水体中。因为废水的颜色比较深，进入到水体的光线大多都被染料吸收，水中光线变得昏暗，在较暗的环境下微生物和水生生物生长受到限制，水中有机物使用减少，O2产生量也减少，水体自净受到影响,这让水体从我们的肉眼上看起来显得更加浑浊，水质差。这影响了人体的一些生理机制伤害身体健康，不利于人类生存发展。所以要对染料的排放加以控制，特别是一些有毒染料要加以更严格的排放控制。才能一定限度的减少废水对于环境和人类危害。1.3.2印染废水中重金属的危害对于带有重金属的化合盐如铬、铅、汞等，用普通的生物降解的方法难以降解，重金属会存在土壤中很长一段时间，然后这些物质通过绿色的草木根部吸收土壤中污染物，再由动物吃植物、人类再食用这一类动植物进入人类身体，使人类身体受到伤害。水中重金属的污染会造成严重的生理疾病如汞、铬都会造成严重的矿物疾病和骨骼疾病。而在现在的印染过程中重金属铬不可或缺，硝酸钾在现代染色过程中常被用作氧化剂和染料。印刷辊的制备也会消耗大量的铬。所以在生产过程中应控制铬的排放量和开发铬资源的再利用方法。1.3.3其它物质的危害对于其他的一些物质就像是一部分防水剂（含铬）、抑燃剂等，传统方法对于这些物质处理降解效率低甚至无法处理。虽然酸、碱、盐和肥皂等一般的洗涤剂一般来说没有太大危害，但是还是能一定程度的破坏环境。这几年来，印染生产过程中也常常用到尿素，清洗剂成分中大多包含了大量N、P化合物，这让废水中磷和氮的总含量增加，这是水体富营养化现象产生的主要原因。水体富营养化使得水域中出现了大量的浮萍、我国的海域出现了红潮等环境污染现象。所以也应该控制这类物质的使用。1.4处理染料废水的方法及优缺点1.4.1生物处理法在生物降解法是通过絮凝、氧化、和还原降解等作用都是通过生物细菌来分离和降解废水中的显色物质的。生物降解是利用微生物中的生物酶氧化或复原显色分子，通过一系列的降解手段的组合过程，把染料中有颜色的基团和不饱和的化学键连接破坏掉，最终将染料降解为简单的无机物，通过一系列的氧化过程将染料降解，废水中的大多数有机化合物都能被生物降解。生物处理技术以其运行成本低、经济适用性强等优点被广泛应用于染料废水的处理，现在从全世界范围来说有机废水处理将近八成都用生物处理的方法，特别是需要氧气的生物处理方法。需要氧气的生物处理和不能存在氧气的生物处理是生物降解方法的的两种分类。两者各有优缺点，需要氧气的生物简单小分子处理降解效率高、废水处理成本低但是对于复杂大分子处理能力差所以很难使染料废水达到国家排放要求，单独使用不适合应用于处理染料废水。相比于需要氧气的生物处理方法而言不能存在氧气的生物处理方法对于复杂的大分子物质有明显的降解效果但是总体来说降解效果还是不理想，而且处理过程中总是气味大难以忍受。总体来说生物处理方法存在着较大弊端。在实际处理废水应用过程中要与其他方法一起联合应用。1.4.2絮凝法絮凝降解法是指使在水或液体中漂浮的微小颗粒物质结合起来变成大的颗粒物质，或形成絮状团体，然后加快该大颗粒团的下沉，达到固-液分离的目的的操作。絮凝法中絮凝剂起到了最重要的作用，如硫酸铝、聚合硫酸铝等无机聚合物絮凝剂。这几年研究人员发现有机絮凝剂的效果远远好于无机絮凝剂。但是有机絮凝剂费用不菲，不建议单独使用，一般是和其他物质混合使用。絮凝方法与其他处理方法相比，它具有脱色效果好、投加量小、pH范围宽、产生污泥体积小等优点，絮凝法的优点是废水处理成本相对较低，占地面积较小。同时也存在明显的缺点对于被处理的染料要求高对于疏水性的染料去除率高、效率也高，而对于亲水性染料来说降解率低，絮凝法会产生较多污泥、处理时间长。1.4.3化学氧化法化学氧化的方法是通过氧化破坏染料的分子的化学键或显色基团。除传统的氯氧化方法外，主要研究了利用O3作为氧化剂的氧化方法、用H2O2作为氧化剂的氧化法、电解质氧化法和光催化氧化法。氯的氧化方法容易产生小分子、更危险、动物肿瘤率变高、损害神经系统、氯仿等卤代有机物，很少使用；用过氧化氢和光作为氧化剂催化虽然具有高效、很少出现二次污染等优点，但由于运行成本较高不适合在工业上使用。O3氧化剂的一种，对水溶性染料有很高的脱色率，但对于其它还原态、硫化态和悬浮态涂料的漂白效果较弱，臭氧氧化也可与其它处理工艺相结合，如采用FeSO4、Fe2（SO4）3和FeCl3，则可通过混凝后的臭氧处理改善变色；漂白效率高。同时，会将O3转变为O2，不会有再一次的污染的风险。因此臭氧法应用较为广泛。1.4.4吸附法吸附剂是吸附法的关键，比较常见的吸附剂有活性炭、粘土物质等比表面积大的材料，吸附剂虽然对于染料废水降解作用很好但是吸附剂价格普遍较高无法大范围应用于实际废水处理。现在致力于研究成本较低的新型吸附剂类似于高岭土、废渣等。吸附法的主要优点有通过物理吸附的方法就能将染料去除、不会产生其他污染物质且去除效率都比较高。在吸附法应用中活性炭吸附法使用次数最多，可以说活性炭吸附剂是有机废水处理中最好的吸收剂，特别是亲水性的染料废水和含有带色金属（含铬、汞）的染料废水，它的去色率可以达到九成甚至更高。对CODCr去除率也将近六到九成，但是它对于染料种类要求较高，大分子物质和疏水染料不大适合，和其他物质结合使用降低废水处理成本，这也是未来染料废水处理的重要方向[6]。1.4.5电化学法利用电极的作用将染料的分子化学键受到破坏，从而达到降解、褪色的目的，电化学法主要有电解法、电化学法、微电池法等。电化学法是以钠盐（NaCl）作为导电介质通电后正极产生的O2和Cl2，负极产生的H2，这些产生的气体破坏了染料分子的原有分子结构，从而达到降色的目的。1.4.6芬顿处理法亚铁离子和双氧水共同组成了芬顿试剂。Fe2+由FeSO4和H2O2以制备而成，FeSO4是催化剂，起到释放Fe2+的作用，H2O2是氧化剂，能将有机大分子氧化成小的生化分子或N、H2O、CO2等[6]，分解成自由基羟基，属于均相催化氧化。与大多数其它氧化剂相比，自由基羟基具有更高的电极氧化电位和更高的氧化能力，因此这种催化剂的应用更为广泛[7]。反应机理可表示如下：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH·OH+Fe2+→Fe3++OH-Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+Fe2++HO2·→Fe2++O2+H+Fe2++·OH→OH-+Fe3+双氧水在还原剂亚铁离子的作用下生成了羟基自由基，它是一种比较好的氧化剂。它把有机物氧化分解成小分子的过程中亚铁离子作为催化剂被氧化成铁离子，经过一系列的反应变成了三价的氢氧化铁胶体，经典芬顿法能在光线比较暗中破坏有机物，不需要用到其他设备，处理成本较低，但这种经典芬顿法有两个缺点：一是铁离子会和反应过程中羟基产生的-OH反应生成沉淀FeSO4，这就是铁泥对环境造成进一步的污染。二是H2O2能被利用的部分不大，处理成本就会比较高。这时加入一点乙二胺四乙酸能有效去除一些杂质。铁泥的存在是一个难处理的问题而多相芬顿方法能够有效解决，pH环境严格且范围小，在过碱性环境下不能将活性组分从反应溶液中分离出来，催化剂最重要的特点是将游离金属离子固化形成金属、金属氧化物、金属载体和掺杂金属离子的固体催化剂。Fenton非均相催化剂与反应溶液之间必然存在固液界面，所以反应的原理和过程都会比较复杂一点。多相芬顿催化剂采用硅藻土负载、双反应中心的途径很好的克服经典芬顿体系中存在的问题，这也是今后我们将重点研究的内容。1.5研究内容、目的及应用1.5.1研究内容用染料废水（罗丹明B)为例,通过对有机废水（罗丹明B)浓度、pH、反应时间、催化剂FeSO4用量、双氧水用量等条件的控制处理有机废水（罗丹明B)，采用分光光度法得出各个降解率，经过数据处理后得出了最佳的芬顿处理有机废水（罗丹明B)处理条件。同时用浸渍法制作多相芬顿催化剂（硅藻土/固体超强酸催化剂）。同样的也用染料废水（罗丹明B)为例,通过对废水（罗丹明B)浓度、pH、反应时间、催化剂硅藻土/固体超强酸的用量、双氧水用量等条件的处理后，采用分光光度法得出各个降解率，经过数据处理后得出了最佳的芬顿处理有机废水处理条件。得出两个催化剂对废水降解率后对比两种催化剂的实验效果，得出结论。最后做对照验证实验，用两种FeSO4经典芬顿催化剂和硅藻土/固体超强酸催化剂为代表多相芬顿的最佳条件处理从衢州某工厂取来的有机硅废水、处理前测定有机硅废水的pH、COD等原始数据，通过紫外分光光度法测定色度、用国标法测定化学需氧量（COD），验证前面得出的结论。1.5.2研究目的及应用根据权威研究报告显示，每天大概有几百万吨垃圾倒进溪水、江河湖泊和小河，这些污水大概每立方米会使9立方米的淡水受到污染经过亚洲国家的各个城市的所有河流也都会受到不同范围的水质变差;欧洲大部分河流都收到严重的污染，只有个别几条河流能够勉强使用。同样的美洲国家将近有一半的河流受到污染。水污染的原因之一就是工业废水污染。从新中国成立以来，国家急需提高国家经济实力提高国家地位，所以采用了大力发展工业行业的措施，达到了预期目的的同时也造成水环境的大范围污染。我国工业分布大约是江南纺织业、造纸业、西南地区石油化工业、辽宁等地区的煤矿业，皆是工业废水排放的主要来源。其中，造纸业、石化业、化工等行业工业废水排放量较大，其排放总量大约可达总工业废水排放量一半左右。根据近年来有关于中国工业废水排放占世界工业废水总排放量的比例虽然逐年降低，但是降低幅度不是很大。随着现代人对于时尚的追求，常用的颜料颜色再也不能满足现代年轻人，所以各式的颜料如雨后春笋般纷纷冒出。颜料类别高达几万种，年产量也高达几百万吨。这也就意味着在这个过程中会有大量染料废水会排入水中，造成水环境污染。所以要提高对于染料废水的处理的重视程度。其中处理有机废水方法有很多种如生物降解处理法、化学法包括fendon法等、物理降解方法如絮凝法等。这些方法各自有各自的优缺点。近几年芬顿处理法在工业企业中应用越来越常见，芬顿处理法相较于其他有机废水处理方法具有处理效率高、处理过程简单等优点。但是常用的经典芬顿的方法也存在较大的缺点，经典芬顿目前存在的主要问题有对于pH环境要求较高pH范围小，在碱性环境下基本不发生反应，反应过程中产生了很多的类似泥土的含铁物质造成了环境的再一次破坏的环境污染问题、双氧水利用率不高实验过程有较多气泡产生、双氧水价格较高导致企业处理有机废水成本较高。本实验主要目的在于探究FeSO4催化剂的经典芬顿和硅藻土/固体超强酸催化剂的多相芬顿对有机废水的处理最佳条件，提高双氧水利用率，降低实际应用中处理成本，为企业未来应用芬顿处理有机废水指出一定的发展方向。第二章实验材料及方法2.1试剂与仪器试剂：罗丹明B染料、30%H2O2、七水合硫酸亚铁、超纯水、高浓度的硫酸、NaOH颗粒、Fe(NO3)3•9H2O、硅藻土、NH3·H2O、HClO4、硫酸银、硫酸汞、重铬酸钾[8]。仪器：分光光度计(756PC型)、烘箱(101-1A)、实验室pH计（pHS-2型）、电子天平（FA1004)、马弗炉、电子搅拌器(85-2)、消解管、加热器、离心机、手动移液枪、震荡机。2.2芬顿处理法（1）测定废水的pH（pHS-2型酸度计测量）（2)测定废水的初始吸光度（紫外分光光度计）通过紫外可见分光光度计测量波长在554nm处的吸光度[9]。(3)利用浓硫酸作为pH调节计调节溶液上清液pH至（1-5）之间加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水溶液。用搅拌棒搅匀。做变量pH1、2、3、4、5(一般来说最佳pH为3）。七水硫酸亚铁加药量在0.1-4mmol/l之间(做变量0.1、0.5、1、2、4mmol/l）。30%H2O2滴加10-50mmol/l（做变量10、20、30、40、50mmol/l）之间，反应时间在30min-150min之间（做变量30、60、90、120、150min）。(4)取上清液测定上清液的吸光度[10]。(5)测得各种变量吸光度后用降解率公式（处理后吸光度/废水初始吸光度）得出有机废水降解率。2.3浸渍法制作硅藻土/超强酸与多相芬顿实验（1）首先称取2g的九水硝酸铁于100ml小烧杯中用去离子水充分搅拌后溶解，同样称取6g经纯化后的硅藻土[11]，缓慢用胶头滴管滴加NH3•H20调pH到9后，放在室温条件下陈化17h后，过滤收集产生的固体沉淀物质，所得到的沉淀下来的固体用超纯水洗涤干净后，用烘干机烘干后再浸入到浓硫酸的浸渍液中24h后用砂芯漏斗过滤再取出，并用去离子水洗涤后用烘干机烘干。得到的物质是催化剂的前驱体[12]。(2)之后将马弗炉数据设置好之后，将碾细的前驱体放入坩埚中放到马弗炉500℃的温度下高温烘焙3h，硅藻土/固体超强酸催化剂制备完成。(3)硅藻土/固体超强酸催化剂的芬顿处理实验步骤：在100ml烧杯加入50ml的一定浓度的罗丹明B染料废水[13]，加入一定浓度的H2O2，通过滴加稀释NH3•H20和稀HC104调节pH（做变量3、4、6、8、10）然后将烧杯放到恒温振荡器中，设置振荡器转速为110r•mirT1、实验所需要的温度（固定值）、加入所需要的催化剂的量（做变量0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/l）、以及反应时间（做变量1、2、3、4、5h），用仪器测定各个变量下的吸光度，再根据计算公式计算出各个有机废水降解率。2.4国标法测COD将一定量K2Cr2O7溶液加入试样中，在作为传播作用的物质为浓度比较强的硫酸的溶液中，用一定浓度Ag2SO4作为催化剂，经高温（165℃）消解后，用分光光度计测出废水色度，再根据计算公式计算出COD值。当试样中COD值在一百到一千毫克每升的范围内，在440nm前后波动20nm波长范围内测定被还原剂还原后的两种铬的吸光度，在600nm前后波动20nm波长范围内，测定还原后的三价铬离子的吸光度，可以看出三价铬(Cr3+)的吸光度的增加值的增加试样中COD值也增加，利用计算公式将三价铬(Cr3+)的吸光度换算成相应的COD值。当试样中COD值在十五到二百五毫克每升范围内，试样中COD值与六价铬（Cr6+）的吸光度减少值成正比例，与三价铬(Cr3+)的吸光度增加值成正比例，与总吸光度减少值成正比例，利用公式将总吸光度值换算成试样的COD值。计算公式在600nm±20nm波长预定时，水样COD计算：ρ（COD）=n[k(As−Ab)+a]在440nm±20nm波长预定时，水样COD计算：ρ（COD）=n[k(As−Ab)+a]式中ρ（COD）—水样COD值，单位为mg/Ln—水样稀释倍数k—校准曲线灵敏度As—试样测定的吸光度值，单位为lAs—空白试验测定的吸光度值，单位为la—校准曲线截距，单位为mg/L第三章经典芬顿和多相芬顿催化剂效果对比3.1经典芬顿对于降解染料废水的影响3.1.1pH对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/L、H2O2浓度为30mmol/L、FeSO4浓度为0.5mmol/L、反应1.5个小时，分别在pH为1，2，3、4、5、后实验记录如下：图1经典芬顿pH对于降解率的影响由本次降解有机废水实验结果可知：对于催化剂为FeSO4的经典芬顿实验来说，对于环境酸碱性要求较高，一定要在酸性条件下才能降解，适应pH的范围很小，在pH大于7的条件下几乎没有降解。这是因为在中性和碱性的环境中亚铁离子不能催化氧化H2O2产生游离的氢氧自由基，而且会产生大量的铁泥使其不能被较好的催化[14]。当溶液中的H+浓度过高，铁离子不会成功的变成为亚铁离子，影响了催化反应。经典芬顿最佳pH为3且降解效果在pH增大而增大，到pH为3之后随着pH的增大降解效果逐渐变小。3.1.2反应时间对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/L、H2O2浓度为30mmol/L、FeSO4浓度为0.5mmol/L、pH为3，分别在反应时间为2.5h、2.0h、1.5h、1.0h、0.5h后图2经典芬顿反应时间对于降解率的影响可以从上述实验的情况中看出：有机废水降解率随着时间的加长先是变大后来反应时间超过90分钟后随着反应时间的加强有波动，总体降解效果都比较好，但是最佳反应时间为90min，降解率能高达98.5%以上。3.1.3H2O2浓度对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/L、FeSO4浓度为0.5mmol/L、pH为3，反应时间为1.5h分别在H2O2浓度为10mmol/l、20mmol/l、30mmol/l、40mmol/l、50mmol/l反应后实验记录如下：图3经典芬顿H2O2浓度对降解率的影响H2O2作为氧化还原剂，是影响有机废水降解的主要因素之一。由本次降解有机废水实验结果可知：对于催化剂为FeSO4的经典芬顿实验来说，降解率随着双氧水浓度的变大废水降解率先增大双氧水加到30mmol/l后随着双氧水浓度的增加而降低。这是因为双氧水浓度过高时，双氧水会被降解，羟基自由基的生成量减少，氧化物质的能力也会变小。虽然在H2O2浓度30mmol/l之后的有机废水降解效率都能在90%以上，但是最佳处理H2O2浓度为30mmol/l，高达97%以上。3.1.4FeSO4浓度对实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/L、H2O2浓度为0.5mmol/L、pH为3，反应时间为1.5h分别在FeSO4浓度浓度为0.1mmol/l、0.5mmol/l、1.0mmol/l、2.0mmol/l、4.0mmol/l反应后实验记录如下：图4经典芬顿FeSO4用量对降解率的影响催化剂是发生芬顿反应的必要条件。亚铁离子、和双氧水之间的充分反应生成含有\t"/item/%E8%8A%AC%E9%A1%BF%E6%B3%95/_blank"羟基的自由的基团，这个基团具有较强的氧化能力。由本次降解有机废水实验结果可知：对于催化剂为FeSO4的经典芬顿实验来说，有机废水降解效率在催化剂投加量0.1-1.0mmol/l范围内随着FeSO4的投加量增加而提高，之后随着FeSO4投加量的增加降解率开始逐步降低，这是因为催化剂FeSO4投加量过高，Fe2+会导致双氧水无效分解，释放O2。最佳FeSO4投加量为1.0mmol/l。3.1.5废水浓度浓度对实验的影响在FeSO4浓度浓度为1.0mmol/l、H2O2浓度为0.5mmol/L、pH为3，反应时间为1.5h分别在罗丹明B浓度为25mg/l、20mg/l、15mg/l、10mg/l、5mg/l反应后实验记录如下：图5经典芬顿罗丹明B废水浓度对降解率的影响有机废水的浓度也会影响降解效率。由本次降解有机废水实验结果可知：对于催化剂为FeSO4的经典芬顿实验，有机废水降解率都随着有机废水浓度的增大而提高，到了罗丹明B废水浓度20mg/l后趋于平稳，所以对于罗丹明B染料废水而言实验最佳废水浓度与20mg/l。对于大浓度有机废水可以采取先稀释后处理。3.2多相芬顿对于降解染料废水的影响3.2.1废水浓度浓度对实验的影响在硅藻土/高强酸催化剂用量为0.5g/l、H2O2浓度为20mmol/L、pH为3，反应时间为3h分别在罗丹明B浓度为25mg/l、20mg/l、15mg/l、10mg/l、5mg/l反应后实验记录如下：图6多相芬顿罗丹明B浓度对降解率的影响由本次降解有机废水实验结果可知：对于催化剂为硅藻土/固体超强酸为代表的多相芬顿实验，有机废水降解率都随着有机废水浓度的增大而提高，到了罗丹明B废水浓度20mg/l后趋于平稳，所以对于罗丹明B染料废水而言实验最佳废水浓度与20mg/l。对于大浓度有机废水可以采取先稀释后处理。3.2.2多相催化剂用量对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/l、H2O2浓度为20mmol/L、pH为3，反应时间为3h分别在硅藻土/高强酸催化剂为0.20g/l、0.30g/l、0.40g/l、0.50g/l、0.60g/l反应后实验记录如下：图7多相芬顿催化剂用量对降解率的影响对于催化剂为硅藻土/高强酸的多相芬顿实验来说，在0.1-0.5g/l的投加范围内，随着催化剂的投加量的增大而增大，最佳催化剂投加量为0.5g/l，之后随着投加量的增大降解效率降低，在最佳投加量下多相芬顿处理后有机废水降解率可以达到98%以上。3.2.3pH对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/l、H2O2浓度为20mmol/L、硅藻土/高强酸催化剂用量为0.5g/l，反应时间为3h分别在pH为3、4、6、8、10反应后实验记录如下：表8多相芬顿pH对降解率的影响从本次硅藻土/固体超强酸催化剂的芬顿处理下的实验结果可知，pH在3-8左右，有机废水降解率都在90%以上，到pH碱性环境下，降解率极低基本不降解。硅藻土/固体超强酸的适用范围pH3-8，最佳pH为3降解率接近百分之百。3.2.4反应时间对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/l、H2O2浓度为20mmol/L、硅藻土/高强酸催化剂用量为0.5g/l，pH为3分别在反应时间为3、4、5、6、7反应后实验记录如下：图9多相芬顿反应时间对降解率的影响根据硅藻土/固体超强酸催化剂多相芬顿降解实验来看，有机废水降解率随着先反应时间的加强而升高，反应使劲按到达4小时后降解率随着实验反应时间的加强而降低，但是大约在一个半小时后有机废水的降解率都能在90%以上，最佳反应时间为4h，且有机废水降解率可以达到98%以上。3.2.5多相H2O2浓度对于实验的影响在罗丹明B浓度为20mg/l、硅藻土/高强酸催化剂用量为0.5g/l、pH为3，反应时间为3h分别在H2O2浓度为5mmol/l、15mmol/l、20mmol/l、30mmol/l、40mmol/l反应后实验记录如下：图10多相芬顿H2O2浓度对降解率的影响对于催化剂为硅藻土/高强酸的多相芬顿实验来说，随着双氧水浓度的上升先提高到双氧水浓度再20mmol/l之后随着双氧水浓度的上升而降低，但是在各个H2O2浓度的有机废水降解效率同样也都能在95%以上，但是最佳处理H2O2浓度为20mmol/l且处理效率达到99%以上。可见硅藻土/固体超强酸催化的多相芬顿实验对于双氧水的利用率比较高。3.3芬顿处理有机硅废水3.3.1COD高量程标准校准曲线图11高量程标准曲线3.3.2COD低量程标准校准曲线图12低量程标准曲线3.3.3经典芬顿处理有机硅废水首先利用国标法和分光光度法可以测得有机硅废水的初始COD浓度为933.22mg/l，在经典芬顿实验在pH为3、反应时间为3h、H2O2浓度为30mmol/l、FeSO4浓度为1.0mmol/l，多相芬顿实验在pH为3、反应时间3h、H2O2浓度为20mmol/l、FeSO4浓度为0.5g/l下分别用分光度计测得色度，再利用国标法中的计算公式得出经典芬顿处理下有机硅废水降解率为82%，而硅藻土/固体超强酸催化剂的多相芬顿处理的有机硅废水的降解率为90%。3.4讨论由上述实验结果对比来看，以FeSO4为催化剂的经典芬顿实验处理有机废水的最佳实验条件是废水浓度（罗丹明B）20mg/l、H2O2浓度为30mmol/l、FeSO4投加量为1.0mmol/l、反应时间1.5h、pH为3。以硅藻土/高强酸为催化剂的多相芬顿实验处理有机废水的最