山東帕克環(huán)保工程有限公司

1實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1試劑與儀器

　　試劑：硫酸、硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、30%雙氧水、七水合硫酸亞鐵：分析純。儀器：PHS-3C型(雷磁)pH計(jì)、T6新世紀(jì)紫外可見光光度計(jì)、FA2004B型分析天平、MM823EA6-PS型微波爐、HY-4調(diào)速多用振蕩器、Titrette數(shù)字瓶口滴定器。

　　1.2活性炭

　　本實(shí)驗(yàn)所用活性炭為椰殼顆粒活性炭，粒徑為-20目。浙江某大型染料廠采用該活性炭對(duì)分散染料生產(chǎn)排放的廢水進(jìn)行吸附脫色處理，飽和活性炭和新活性炭均取自現(xiàn)場(chǎng)。

　　1.3水樣

　　實(shí)驗(yàn)所用廢水來源于浙江某染料公司的生產(chǎn)廢水及其自有污水處理設(shè)施的出水。該公司主要生產(chǎn)分散橙288#、分散紫93#、分散藍(lán)291:1三種分散型染料，廢水的水質(zhì)指標(biāo)見表1。

　　1.4實(shí)驗(yàn)及分析方法取2g飽和活性炭和100mL蒸餾水于錐形瓶中，用硫酸調(diào)節(jié)pH，按一定比例加入H2O2和FeSO4•7H2O，在水平振蕩器上振蕩反應(yīng)一段時(shí)間后，用450nm的膜過濾，并用清水沖洗得到再生的活性炭，并用其吸附處理30mL的廢水，測(cè)吸附后廢水的COD及色度。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1新活性炭吸附處理效果量取2g新鮮活性炭和30mL的 廢水混合，采用靜態(tài)吸附的方法進(jìn)行數(shù)組吸附試驗(yàn)，考察時(shí)間對(duì)吸附效果的影響。在不同時(shí)間取下相應(yīng)樣品，過濾后測(cè)定廢水的各項(xiàng)指標(biāo)，并繪制廢水COD和色度去除率隨時(shí)間的變化曲線，如圖1所示。由圖1可以看出，這種活性炭對(duì)該染料廢水有很好的吸附效果，能夠很好地去除廢水COD和顏色。隨著時(shí)間的延長，廢水的COD去除率大幅度的升高，而色度去除率更是在0.5h時(shí)就達(dá)到99.07%，基本已經(jīng)脫除了廢水的顏色。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2h后，廢水的COD趨于穩(wěn)定，說明此時(shí)已經(jīng)達(dá)到了吸附平衡。此時(shí)廢水的COD值為6654.3mg/L，COD去除率為44.54%。

　　2.2H2O2投加量對(duì)再生率的影響大量研究表明，F(xiàn)enton試劑在pH為3~5時(shí)的氧化效能最佳，用硫酸調(diào)節(jié)100mL蒸餾水的pH至3.0，加入2g飽和活性炭混合，按n(H2O2)n(Fe2+)為101加入一定質(zhì)量的硫酸亞鐵粉末，改變H2O2的投加量，振蕩反應(yīng)1h后得到再生炭，并進(jìn)行再吸附試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，H2O2的濃度為4.8mmol/g時(shí)，COD和色度去除率達(dá)到最高，分別為34%和80%。原因是當(dāng)H2O2濃度較低時(shí)，隨著濃度增加，產(chǎn)生•OH的量也不斷增加，有機(jī)物有較多的機(jī)會(huì)接觸•OH，并被氧化。當(dāng)H2O2濃度過高時(shí)，產(chǎn)生的•OH接近飽和，繼續(xù)增大H2O2的濃度，反而會(huì)發(fā)生副反應(yīng)•OH+H2O2→H2O+HO2•，不僅消耗•OH，還使H2O2無效分解，降低處理效果。因此，最佳H2O2投加量為4.8mmol/g。

　　2.3再生pH對(duì)再生率的影響調(diào)節(jié)水的pH值，加入4.8mmol/g的H2O2，按n(H2O2)n(Fe2+)為101，再生1h并進(jìn)行再吸附試驗(yàn)，根據(jù)水樣的COD及色度去除率確定最適pH，結(jié)果見圖3。由圖3可知，當(dāng)pH為3.0時(shí)，COD去除率最高，此時(shí)活性炭再生率也最高。當(dāng)pH值較低和較高時(shí)，COD去除率均較pH=3.0時(shí)有明顯下降，這是因?yàn)椋寒?dāng)pH值較低時(shí)，H+濃度較高，過量的H+捕捉·OH，使·OH無效消耗。并且還會(huì)導(dǎo)致Fe3+很難被還原為Fe2+，使Fe2+的供給不足，催化反應(yīng)受阻，不利于·OH的產(chǎn)生。而當(dāng)pH值較高時(shí)，·OH的產(chǎn)生受抑制，而且Fe2+和Fe3+會(huì)以氫氧化物或鐵的復(fù)雜絡(luò)合物沉淀下來，使其催化性能降低;同時(shí)，較高pH值也會(huì)使H2O2無效分解，使得飽和炭的再生率降低。綜上所述，最佳再生pH為3.0。

　　2.4H2O2與Fe2+的摩爾比對(duì)再生率的影響將蒸餾水pH調(diào)節(jié)至3.0，加入2g活性炭，改變n(H2O2)n(Fe2+)，依次改變硫酸亞鐵的投加量，反應(yīng)1h后，進(jìn)行再吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖4。由圖4可見：隨n(H2O2)n(Fe2+)的增加，COD去除率和色度去除率均先增大;當(dāng)n(H2O2)n(Fe2+)為101時(shí)，經(jīng)再生炭處理的廢水的COD去除率和色度去除率最高，再生效果最好，再生率為78%。繼續(xù)增大n(H2O2)n(Fe2+)，再生炭的吸附效果變差。這是因?yàn)椋寒?dāng)Fe2+濃度過低時(shí)，催化反應(yīng)極慢，生成的·OH較少，導(dǎo)致有機(jī)物的去除率較低，隨著Fe2+濃度的升高，·OH的產(chǎn)生量增多，有機(jī)物的去除率上升;但當(dāng)Fe2+的濃度過高時(shí)，有機(jī)物的去除率有所下降，一方面是因?yàn)檫^多的Fe2+導(dǎo)致羥基自由基的產(chǎn)生過快，來不及與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)就已經(jīng)湮滅;另外，由于Fe2+的濃度升高，過多Fe2+的被H2O2氧化為Fe3+，使氧化劑發(fā)生損耗，降低活性炭的再生效果。綜上所述，最佳n(H2O2)n(Fe2+)為101。

2.5時(shí)間對(duì)再生率的影響在其它條件不變的情況下，改變反應(yīng)時(shí)間，考察時(shí)間對(duì)活性炭再生效果的影響，得到再生炭后，進(jìn)行再吸附試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。從圖5中可以看出，隨再生時(shí)間的增加，經(jīng)再生炭處理過的廢水的COD急速下降，并在反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí)，達(dá)到最低點(diǎn)，活性炭再生結(jié)束。

　　3結(jié)論(1)活性炭對(duì)實(shí)驗(yàn)所用染料廢水處理效果較好。在經(jīng)過2h的吸附處理后，廢水的COD值趨于穩(wěn)定，吸附達(dá)到平衡，此時(shí)COD去除率達(dá)44.86%;在吸附過程進(jìn)行0.5h時(shí)，色度去除率就達(dá)到97%，基本脫除了染料廢水的顏色。(2)采用Fenton氧化法對(duì)吸附處理染料廢水后的飽和活性炭進(jìn)行再生，活性炭再生的最佳條件為：4.8mmol/g的H2O2，pH為3.0，n(H2O2)n(Fe2+)為101，再生時(shí)間為1h。此時(shí)活性炭的再生率可達(dá)到78%。(3)使用最佳條件下得到的再生炭對(duì)廢水進(jìn)行吸附處理，廢水的COD去除率和色度去除率分別約為34%和80%。