山東帕克環(huán)保工程有限公司

1實驗部分

　　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、T6新世紀紫外可見光光度計、FA2004B型分析天平、MM823EA6-PS型微波爐、HY-4調速多用振蕩器、Titrette數字瓶口滴定器。

　　1.2活性炭

　　本實驗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分散染料生產排放的廢水進行吸附脫色處理，飽和活性炭和新活性炭均取自現場。

　　1.3水樣

　　實驗所用廢水來源于浙江某染料公司的生產廢水及其自有污水處理設施的出水。該公司主要生產分散橙288#、分散紫93#、分散藍291:1三種分散型染料，廢水的水質指標見表1。

　　1.4實驗及分析方法取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一段時間后，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，測吸附后廢水的COD及色度。

　　2結果與討論

　　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)吸附的方法進行數組吸附試驗，考察時間對吸附效果的影響。在不同時間取下相應樣品，過濾后測定廢水的各項指標，并繪制廢水COD和色度去除率隨時間的變化曲線，如圖1所示。由圖1可以看出，這種活性炭對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時就達到99.07%，基本已經脫除了廢水的顏色。當反應時間達到2h后，廢水的COD趨于穩(wěn)定，說明此時已經達到了吸附平衡。此時廢水的COD值為6654.3mg/L，COD去除率為44.54%。

　　2.2H2O2投加量對再生率的影響大量研究表明，Fenton試劑在pH為3~5時的氧化效能最佳，用硫酸調節(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加入一定質量的硫酸亞鐵粉末，改變H2O2的投加量，振蕩反應1h后得到再生炭，并進行再吸附試驗，結果見圖2。結果表明，H2O2的濃度為4.8mmol/g時，COD和色度去除率達到最高，分別為34%和80%。原因是當H2O2濃度較低時，隨著濃度增加，產生•OH的量也不斷增加，有機物有較多的機會接觸•OH，并被氧化。當H2O2濃度過高時，產生的•OH接近飽和，繼續(xù)增大H2O2的濃度，反而會發(fā)生副反應•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對再生率的影響調節(jié)水的pH值，加入4.8mmol/g的H2O2，按n(H2O2)n(Fe2+)為101，再生1h并進行再吸附試驗，根據水樣的COD及色度去除率確定最適pH，結果見圖3。由圖3可知，當pH為3.0時，COD去除率最高，此時活性炭再生率也最高。當pH值較低和較高時，COD去除率均較pH=3.0時有明顯下降，這是因為：當pH值較低時，H+濃度較高，過量的H+捕捉·OH，使·OH無效消耗。并且還會導致Fe3+很難被還原為Fe2+，使Fe2+的供給不足，催化反應受阻，不利于·OH的產生。而當pH值較高時，·OH的產生受抑制，而且Fe2+和Fe3+會以氫氧化物或鐵的復雜絡合物沉淀下來，使其催化性能降低;同時，較高pH值也會使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+的摩爾比對再生率的影響將蒸餾水pH調節(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1h后，進行再吸附實驗，結果見圖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n(H2O2)n(Fe2+)為101時，經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。這是因為：當Fe2+濃度過低時，催化反應極慢，生成的·OH較少，導致有機物的去除率較低，隨著Fe2+濃度的升高，·OH的產生量增多，有機物的去除率上升;但當Fe2+的濃度過高時，有機物的去除率有所下降，一方面是因為過多的Fe2+導致羥基自由基的產生過快，來不及與有機物發(fā)生反應就已經湮滅;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時間對再生率的影響在其它條件不變的情況下，改變反應時間，考察時間對活性炭再生效果的影響，得到再生炭后，進行再吸附試驗，結果見圖5。從圖5中可以看出，隨再生時間的增加，經再生炭處理過的廢水的COD急速下降，并在反應時間為1h時，達到最低點，活性炭再生結束。

　　3結論(1)活性炭對實驗所用染料廢水處理效果較好。在經過2h的吸附處理后，廢水的COD值趨于穩(wěn)定，吸附達到平衡，此時COD去除率達44.86%;在吸附過程進行0.5h時，色度去除率就達到97%，基本脫除了染料廢水的顏色。(2)采用Fenton氧化法對吸附處理染料廢水后的飽和活性炭進行再生，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，再生時間為1h。此時活性炭的再生率可達到78%。(3)使用最佳條件下得到的再生炭對廢水進行吸附處理，廢水的COD去除率和色度去除率分別約為34%和80%。