摘要：采用Fenton氧化法處理混凝沉淀后的含油廢水，通過(guò)正交試驗(yàn)、單因素試驗(yàn)分析了工藝最佳反應(yīng)條件：pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；H2O2/Fe2+在20；反應(yīng)溫度為40℃；反應(yīng)時(shí)間60～90min。該反應(yīng)條件下，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為317.5mg/L時(shí)，出水濃度為132.3mg/L，去除率達(dá)58.3%。
　　關(guān)鍵詞：Fenton氧化含油廢水含鹽量
　　
　　Fenton氧化在一定條件下通過(guò)H2O2與Fe2+反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的•OH自由基（氧化電位為2.80V，僅次于氟的2.87V)，攻擊有機(jī)物分子，使其氧化分解為容易處理的物質(zhì)。與一般化學(xué)氧化法相比，F(xiàn)enton氧化技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作方便、高效等優(yōu)點(diǎn)，因此，F(xiàn)enton試劑法作為一種高級(jí)化學(xué)氧化法，已成功運(yùn)用于多種工業(yè)廢水的處理[1-3]。
　　1材料與方法
　　1.1試驗(yàn)裝置與方式
　　采用燒杯靜態(tài)試驗(yàn)方法，為了與實(shí)際運(yùn)行相吻合，試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行：
　　（1）用1000mL標(biāo)準(zhǔn)燒杯每次取原水樣600mL，采用H2SO4調(diào)節(jié)pH；
　　（2）磁力攪拌；攪拌中先后加入定量的FeSO4和30%的H2O2；
　　（3）反應(yīng)完畢后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為9,靜置60min，取上清液測(cè)定COD。
　　每組藥劑投加量重復(fù)進(jìn)行多組以考察處理效果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　試驗(yàn)用水取自天津市某港區(qū)含油廢水處理系統(tǒng)混凝沉淀后出水。
　　pH、COD均采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[4]。
　　1.2正交試驗(yàn)
　　采用正交試驗(yàn)對(duì)Fenton反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化選擇。正交試驗(yàn)首先要進(jìn)行試驗(yàn)條件的選擇，即試驗(yàn)因素、試驗(yàn)水平以及試驗(yàn)指標(biāo)的確定。試驗(yàn)因素，指對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響的一系列因素，在本試驗(yàn)中確定雙氧水投加量、硫酸亞鐵的投加量、pH、反應(yīng)時(shí)間及溫度；試驗(yàn)水平，指試驗(yàn)因素的取值，原則是應(yīng)盡量覆蓋實(shí)際運(yùn)行中試驗(yàn)因素可能的取值范圍；試驗(yàn)指標(biāo)，最能體現(xiàn)考察目標(biāo)的可觀測(cè)量，在研究中采用出水COD作為試驗(yàn)指標(biāo)。
　　根據(jù)相關(guān)科學(xué)研究及以往的工程經(jīng)驗(yàn)，正交試驗(yàn)選取的H2O2投加量為2.5ml/L,3.0ml/L,3.5ml/L,4.0ml/L；H2O2/Fe2+為10,15,20,25；溶液初始pH值為2.5,3.5,5.5,7.0；反應(yīng)時(shí)間為45,60,75,90min；反應(yīng)溫度為20,30,40,50℃；進(jìn)行五因素、四水平Fenton處理含油廢水的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。具體方法參考文獻(xiàn)[5]。
　　表1正交試驗(yàn)因素水平表

　　2試驗(yàn)結(jié)果與討論
　　2.1Fenton氧化處理含油廢水的正交實(shí)驗(yàn)
　　正交實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果用SPSS11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果如表2所示。
　　表2Fenton處理金含油廢水L16(45)正交分析表

　　由表2可知:RpH>RH2O2投加量>RH2O2/Fe2+>R反應(yīng)時(shí)間>R反應(yīng)溫度，因此在設(shè)計(jì)試驗(yàn)范圍內(nèi)所選的影響因素中，影響Fenton氧化處理效果的顯著性為:pH>H2O2投加量>H2O2/Fe2+(摩爾比)>反應(yīng)時(shí)間>反應(yīng)溫度。且COD去除率最高達(dá)到69.2%。根據(jù)均值Ki得出最優(yōu)工作參數(shù)為:pH=2.5,H2O2投加量=4.0ml/L，H2O2/Fe2+=20；反應(yīng)時(shí)間=60min；反應(yīng)溫度控制在40℃。
　　2.2Fenton氧化法處理含油廢水的單因素試驗(yàn)
　　依據(jù)正交試驗(yàn)確定的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，重點(diǎn)研究pH、H2O2投加量和H2O2/Fe2+變化對(duì)COD去除率的影響，繪出各因素與COD去除率的關(guān)系曲線，得出各因素變化與COD去除率的關(guān)系。
　　2.2.1pH對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液H2O2投加量為4ml/L；H2O2/Fe2+為20；反應(yīng)溫度為40℃；反應(yīng)60min；調(diào)節(jié)不同初始pH，考察其對(duì)氧化性能的影響，結(jié)果如圖1所示。
　　
　　圖1pH對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　從圖中可以看出,在pH值處于2.5～4.5區(qū)間時(shí)，COD去除率穩(wěn)定地維持在相對(duì)較高的水平，之后隨溶液pH值的增大顯著下降。這是由于在堿性環(huán)境中，F(xiàn)enton試劑溶液中的Fe2+會(huì)以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力，從而抑制羥基自由基的產(chǎn)生,導(dǎo)致在堿性條件下COD去除率大幅度下降。另一方面,當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，溶液中的H+濃度過(guò)高，抑制了Fe3+還原為Fe2+的反應(yīng)，同樣會(huì)使催化受阻,從而降低Fenton試劑的氧化能力[6]。當(dāng)pH=2.5時(shí)，進(jìn)水COD濃度為333.7mg/L，出水濃度為152.7mg/L。
　　2.2.2H2O2投加量對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液pH值為2.5左右；H2O2/Fe2+為20；反應(yīng)溫度為40℃；反應(yīng)60min；投加不同量的H2O2(3～8ml/L)，測(cè)定反應(yīng)后的COD濃度，結(jié)果如圖2所示。
　　
　　圖2H2O2投加量對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在水平4.0ml/L以前,COD去除率隨H2O2投加量的增大迅速增加,這是因?yàn)镕enton是靠H2O2在Fe2+催化作用下所生成的高活性•OH氧化去除廢水中的有機(jī)物,因而H2O2的投加量直接決定著Fenton試劑的氧化效果[6]。在H2O2投加量為4～6ml/L范圍內(nèi)，COD去除率隨H2O2投加量的增大緩慢增加，當(dāng)H2O2投加量=6ml/L時(shí)，COD去除率達(dá)到最大的57.0%。當(dāng)H2O2投加量大于6ml/L后,COD去除率變化不明顯，甚至略有降低。這表明Fenton試劑氧化過(guò)程中并不是H2O2濃度愈大氧化效果愈好,因?yàn)镠2O2濃度過(guò)高時(shí),過(guò)量的H2O2會(huì)抑制•OH的產(chǎn)生,從而使氧化效果降低。
　　因此,從經(jīng)濟(jì)性和H2O2利用率考慮,將6ml/L定為較理想的H2O2投加量,此時(shí)的進(jìn)水COD濃度為326.1mg/L，出水濃度為140.2mg/L。
　　2.2.3H2O2/Fe2+(摩爾比)對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　固定溶液pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；反應(yīng)溫度為40℃；反應(yīng)60min；控制H2O2/Fe2+在15.0～27.5的范圍內(nèi)，考察其對(duì)Fenton氧化性能的影響，結(jié)果如圖3所示。
　　
　　圖3H2O2/Fe2+(摩爾比)對(duì)Fenton氧化性能的影響
　　由圖3可知，COD去除率隨H2O2/Fe2+的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)H2O2/Fe2+為20時(shí),COD去除率達(dá)最大的58.3%。此時(shí)的進(jìn)水COD濃度為317.5mg/L，出水濃度為132.3mg/L。
　　3結(jié)論
　　通過(guò)正交試驗(yàn)、單因素試驗(yàn)分析了Fenon氧化處理含油廢水的最佳反應(yīng)條件：pH值為2.5左右；H2O2投加量為6ml/L；H2O2/Fe2+在20；反應(yīng)溫度為40℃；反應(yīng)60～90min。該反應(yīng)條件下，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為317.5mg/L時(shí)，出水濃度為132.3mg/L，去除率達(dá)58.3%。

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