第３１卷第４期 污 染 防 治 技 术 Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．４ ２ ０ １ ８年８月 ＰＯＬＬＵＴ１０Ｎ Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ Ａｕｇ．，２ ０ １ ８ Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理苯酚废水的试验研究 郭方峥 ，汤梦玲 ， 王美玲 ， 曹莹 （１．江苏省环境科学研究院，江苏 南京２１００３６；２．南京工程学院，江苏 南京２１００００） 摘要：该试验采用Ｆｅｎｔｏｎ氧化工艺处理苯酚废水。考察了Ｆｅｎｔｏｎ氧化反应ｐＨ、Ｈ：Ｏ：、ＦｅＳＯ 投加量对ＣＯＤ、苯酚去 除率的影响。试验结果表明，当ｐＨ值为３，ＦｅＳＯ （２０％）的投加量为３ ｍＬ，Ｈ：Ｏ （３０％）的投加量为０．２ ｍＬ时，处理效果为 最佳，苯酚浓度降解率为７１．０１％，ＣＯＤ降解率为７７．２５％ 关键词：Ｆｅｎｔｏｎ氧化工艺；苯酚；ＣＯＤ；去除率 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ Ｔｅｓｔ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｈｅｎｏｌ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ Ｆｅｎｔｏｎ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ＧＵＯ Ｆａｎｇ—ｚｈｅｎｇ ，Ｔａｎｇ Ｍｅｎｇｌｉｎｇ ，Ｗａｎｇ Ｍｅｉｌｉｎｇ ，ＣＡＯ Ｙｉｎｇ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００３６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１１１６７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｔｅｓｔ ｕｓｅｓ Ｆｅｎｔｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｐｈｅｎｏｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＣＯＤ ａｎｄ ｐｈｅｎｏｌ ｒｅ— ｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐＨ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ Ｈ２ Ｏ２ ａｎｄ ＦｅＳＯ４＼ｉｎ Ｆｅｎｔｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｉｓ ３，ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ＦｅＳＯ４（２０％）ｉｓ ３ ｍＬ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ Ｈ２Ｏ２（３０％）ｉｓ ０．２ ｍＬ，ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ，ａｎｄ ｐｈｅｎｏｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｎｄ ＣＯＤ ａｒｅ ７１．０１％ａｎｄ ７７．２５％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｅｎｔｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｐｈｅｎｏｌ；ＣＯＤ；Ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ １８９４年，Ｈ．Ｊ Ｆｅｎｔｏｎ首次发现（Ｈ２ Ｏ２）与 作物的减产，甚至枯死。由此可见，含酚废水的危 Ｆｅ 组成的混合溶液能迅速氧化苹果酸，并把这种 害是不容小觑的，所以它被美国国家环境保护局列 混合体系称为标准Ｆｅｎｔｏｎ试剂。经研究Ｈ Ｏ 在 为优先控制的污染物之一。 Ｆｅ 的催化作用下分解产生ＨＯ·，其氧化电位是 苯酚由于其毒性高、有很强的难闻气味，并 除元素氟以外最强的无机氧化剂，它通过电子转移 且是化工过程中高分子量的芳香类化合物氧化 等途径将有机物氧化分解成小分子。同时Ｆｅ 作 的中间产物，因此常被用作高级废水处理的模型 为催化剂最终被氧化成Ｆｅ¨，在一定条件下，可生 化合物。文中主要讨论采用Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理苯 成Ｆｅ（ＯＨ） 。Ｆｅ（ＯＨ），有絮凝作用，可大量地去 酚废水。 除水中的悬浮物。因此Ｆｅｎｔｏｎ氧化工艺是一种较 为高效的废水深度处理工艺，已逐渐应用于各类废 １试验部分 水的深度处理。 １．１仪器与试剂 酚类物质作为一种重要的化工原料，在石油化 仪器：ＰＨＳ一３Ｃ精密ｐＨ计（上海精科）；ＨＪ一 工、染料、制药等化工产品的生产过程中均会产生 ４四联磁力加热搅拌仪（江苏金坛市金华仪器厂）。 各种含酚废水。酚类化合物若进入人体，会引起蛋 试剂：ＦｅＳＯ 溶液（浓度为２００ ｇ／Ｌ）（ＡＲ）； 白质变性和凝固，对一切生物个体都有毒害。如果 人们长期饮用含酚水，可引起头昏、贫血及各种神 收稿日期：２０１８—０６—２２ 经系统症状，甚至中毒。酚的毒性还能大大抑制水 基金项目：江苏省环境工程重点实验室开放课题（编号： ＺＸ２０１５００１） 中微生物的生长速度，影响水的生态平衡。如果使 作者简介：郭方峥（１９８２一），男，江苏徐州人，工程师，硕士，主 用含酚量＞１００ ｍｇ／Ｌ的水灌溉农田，必将导致农 要从事水污染控制技术研究。 ·３４· 郭方峥等．Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理苯酚废水的试验研究 第３ｌ卷第４期 Ｈ ０ （工业级，经稀释质量分数为３０％），硫酸 Ｈ Ｓ０ （ＡＲ）；氢氧化钠ＮａＯＨ（ＡＲ）；重铬酸钾Ｋ： Ｃｒ２ ０７（ＡＲ）；硫酸银Ａｇ２ Ｓ０４（ＡＲ）Ｆｅ（ＮＨ４）２ （Ｓ０ ） （ＡＲ）；硫酸汞ＨｇＳＯ （ＡＲ）。 １．２废水水质 称取２．５ ｇ苯酚溶于５００ ｍＬ蒸馏水，配制成 ５ ０００ ｍｇ／Ｉ￣的高浓度废水。保存在５００ ｍＬ的棕色 试剂瓶中，等到后续实验时可以直接稀释使用。 １．３试验方法 取１００ ｍＬ的水样放在四联加热搅拌仪上，用 Ｈ ｓ０ 调节水样的ｐＨ值，然后在水样中加入浓度 为２０％的ＦｅＳＯ 溶液，再缓缓加入质量分数为 ３０％的Ｈ ０ ，搅拌３０ ｒａｉｎ，然后加入ＮａＯＨ调整 ｐＨ值至中性，静置３０ ｒａｉｎ后取上清液测水样的 ＣＯＤ和色度。 ２结果与讨论 ２．１ Ｈ２０２投加量对ＣＯＤ和苯酚去除率的影响 取５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废液１００ ｍＬ若干份，分别 标记，依次加人ＦｅＳＯ （２０％）３ ｍＬ，用ｐＨ计调至 ｐＨ＝３，再依次加入３０％的双氧水０．０５ ｍＬ、０．１ ｍＬ ０．１５ ｍＬ ０ ２ ｍＬ ０ ２５ ｍＬ ０．３ ｍＬ ０．３５ ｍＬ ０．４ ｍＬ、０．４５ ｍＬ、０．５ ｍＬ、０．６ ｍＬ、０．８ ｍＬ、１．０ ｍＬ， 在磁力搅拌器上搅拌４０ ｒａｉｎ后，调至ｐＨ＝８．５，然 后静置。 ３０％双氧水投加量／ｍＬ 图１ Ｈ：０２投加量对ＣＯＤ和色度去除率的影响 处理１００ ｍＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废水，当 ｐＨ值为３，ＦｅＳＯ （２０％）投加量为３ ｍＬ时，随着 Ｈ：０：（３０％）投加量的增加，Ｆｅｎｔｏｎ系统苯酚浓度 和ＣＯＤ的降解率会先增加，在０．２ ｍＬ达到第一个 高峰后降低，在０．３ ｍＬ达到最低点，后又缓慢增 加，在１ ｍＬ左右逐渐趋于稳定。因为Ｈ ０ 是反应 的氧化剂，既是羟基自由基的生成者，又是捕收者， 所以随Ｈ ０ （３０％）投加量的增加，产生的羟基自 由基增多，处理效果好，苯酚浓度和ＣＯＤ的降解率 会增加；但反应系统中双氧水量过多，又会捕收一 部分的羟基自由基，所以降解率会有下降的情况。 而最终当羟基自由基的产生和捕收趋于平衡时，系 统中存在的氧化剂也会趋于平衡，所以降解率最终 会趋于平衡。 处理１００ ｍＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｉ￣的苯酚废水，当 ｐＨ值为３，ＦｅＳＯ （２０％）投加量为３ ｍＬ时，Ｈ２ ０ （３０％）的投加量为０．２ ｍＬ时，苯酚浓度降解率已 经达到７１．０１％，ＣＯＤ降解率已经达到７７．２５％， 虽然当Ｈ ０：（３０％）投加量超过０．６ ｍＬ时，降解 率还能继续增加，但处理效果增加不明显，且实 际运用中，双氧水昂贵不易得，系统中残留过多 难以处理，当处理大量废水时，用０．６ ｍＬ会大幅 增加该系统的运行成本，所以该实验以０．２ ｍＬ 为最佳投加量。 ２．３ ＦｅＳＯ 投加量对ＣＯＤ和苯酚去除率的影响 取５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废液１００ ｍＬ九份，分别 标记，依次加入ＦｅＳＯ （２０％）１ ｍＬ、１．５ ｍＬ、 ２ ｍＬ ２ ５ ｍＬ１３ ｍＬ ３．５ ｍＬ ４ ｍＬ ４ ５ ｍＬ ５ ｍＬ 用ｐＨ计调至ｐＨ＝３，再加人３０％的双氧水０．２ ｍＬ，在磁力搅拌器上搅拌４０ ｒａｉｎ后，调至ｐＨ＝ ８．５，然后静置。 ９０ ８５ ８Ｏ ７５ ７０ 糌６５ 菱６５５ ０ ５０ ４５ ４０ 图２ ＦｅＳＯ 投加量对ＣＯＤ和苯酚去除率的影响 处理１００ ｍＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废水，当 ｐＨ值为３，Ｈ ０：（３０％）的投加量为０．２ ｍＬ时，芬 顿系统处理效果随ＦｅＳＯ （２０％）的投加量先下降 后上升，达到一定程度后基本不变。根据以上整理 ２０１８年８月 郭方峥等．Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理苯酚废水的试验研究 ·３５· 的Ｆｅｎｔｏｎ系统作用机理，若亚铁离子投加过少，开 始产生的羟基自由基就少，处理效果就不高；若亚 铁离子投加过多，系统中会迅速产生大量的羟基自 由基，而羟基自由基氧化苯酚速率相对较慢，速率 的差异会使多余的游离态羟基自由基积聚，并相互 反应抵消，降低羟基自由基的利用率，从而降低处 理效果，另一方面，亚铁离子投加过多，会使出水色 度增加，产生铁泥二次污染，增加运行费用，使操作 复杂，降低处理效率。 根据以上实验，处理１００ ｍＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｌ 的苯酚废水，当ｐＨ值为３，Ｈ Ｏ （３０％）的投加量 为０．２ ｍＬ时，选取ＦｅＳＯ （２０％）的投加量为３ ｍＬ 时为最佳，因为３ ｍＬ时，Ｆｅｎｔｏｎ系统降解效果已 经很高，后面随着ＦｅＳＯ （２０％）投加量的增加， 降解率虽然还是会小幅增加，但实际运用中产生 的铁泥也会增加，造成的二次污染严重，处理费 用增加。综上，选取Ｈ：Ｏ （３０％）的投加量为０．２ ｍＬ时，ＦｅＳＯ （２０％）的投加量为３ ｍＬ时，为最佳 投加量。 ２．５ ｐＨ值对ＣＯＤ和苯酚去除率的影响 取５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废液１００ ｍＬ九份，分别标 记，均加入ＦｅＳＯ （２０％）３ ｍＬ，用ｐＨ计分别调至 ｐＨ＝１、ｐＨ＝１．５、ｐＨ：２、ｐＨ＝２．５、ｐＨ＝３、ｐＨ＝ ３．５、ｐＨ＝４、ｐＨ＝４．５、ｐＨ＝５，再加入３０％的双氧 水０．２ ｍＬ，在磁力搅拌器上搅拌４０ ｍｉｎ后，调至 ｐＨ＝８．５，然后静置。 图３ ｐＨ值对ＣＯＤ和色度去除率的影响 处理１００ ｍＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｌ的苯酚废水，当 ＦｅＳＯ （２０％）投加量为３ ｍＬ，Ｈ２Ｏ２（３０％）投加量 为０．２ ｍＬ时，随ｐＨ值的增加，Ｆｅｎｔｏｎ系统处理效 果先增加后减小，ｐＨ值为３时，达到处理效果最 佳点。 根据以上整理的Ｆｅｎｔｏｎ系统作用机理，ｐＨ值 过低，则系统中Ｈ 过多，在链的传递过程中会破 坏不同价态铁之间的转换，处理效果就不高；ｐＨ值 过高，则系统中Ｈ 过少，会抑制羟基自由基的形 成，影响处理效果，所以该实验选取ｐＨ为３为最 佳ｐＨ。 ３结论 经过以上多次正交和对比试验得出，用均相 Ｆｅｎｔｏｎ系统处理每１００ ｒｎＬ浓度为５００ ｍｇ／Ｌ的苯 酚废水，当ｐＨ值为３，ＦｅＳＯ （２０％）的投加量为 ３ ｍＬ，Ｈ２Ｏ２（３０％）的投加量为０．２ ｍＬ时，处理效 果为最佳，苯酚浓度降解率为７１．０１％，ＣＯＤ降解 率为７７．２５％。 ［参考文献］ ［１］白翠萍．类Ｆｅｎｔｏｎ高级氧化技术处理染料废水的研究［Ｄ］． 武汉理工大学申请工学博士学位论文，２０１２． ［２］孙培师．一体式可移动净水设备研究［Ｄ］．山东建筑大学硕 士论文，２０１５． ［３］王祁宁．生物质气化发电过程中含酚废水处理技术研究［Ｄ］． 浙江工业大学硕士论文，２０１３． ［４］陈美玲．含酚废水处理技术的研究现状及发展趋势［Ｊ］．化学 工程师２００３，（２）：４８—５１． ［５］杨彩玲，魏瑞霞．含酚废水处理技术的研究进展［Ｊ］．河北理 工大学学报（自然科学版），２０１０，叭（２）：３—４． ［６］林齐平．含酚废水治理技术的进展［Ｊ］．水处理技术，１９９３，１９ （２）：１７４—１８０． ［７］孙玉玲，刘杰，孔庆山，等．含酚废水低成本吸附治理技术研 究进展［Ｊ］．环境科技，２０１１，（２）：１７—１８． 『８］Ｆｅｎｔｏｎ ＨＪＨ．Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ 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