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Fenton试剂法处理苯酚废水的研究

文档作者：班福忱李承斌2 程琳刘英杰王佩丽3 文档来源： 1．沈阳建筑大学环境学院 2．沈阳水务集团有限公司3．沈阳振兴环保有限公司		点击数：	更新时间： 2021年04月06日
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第38卷第4期
2009年4月
化工技术与开发
Technology&amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．38 No．4
Apr．2009
Fenton试剂法处理苯酚废水的研究
班福忱 ，李承斌2，程琳 ，刘英杰 ，王佩丽3
(1．沈阳建筑大学环境学院，辽宁沈阳110168；2．沈阳水务集团有限公司，辽宁沈阳110003；
3．沈阳振兴环保有限公司，辽宁沈阳110010)
摘要：采用Fenton试剂法以苯酚水样为处理对象，通过试验研究分析各因素对体系处理苯酚废水效果的影
响。试验研究结果表明，对于质量浓度为100 nag·L_1的苯酚废水，试验确定的最佳反应条件为：H202投加量为14
mmol·L_。，F-e2 投加量为1．2 mmol·L_。，初始pH值为3，反应时间为30 min。在此条件下苯酚最大去除率达到了
99．6％ 。
关键词：Fenton试剂；催化氧化；苯酚；去除率
中图分类号：X 783 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2009)04—0047—03
随着工业的不断发展，环境污染日益严重，高浓
度有机污染物成为水处理过程中的难点，传统的物
理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。近年
来，随着人们环保意识的增强，水处理技术的发展已
逐渐从物理过程转向化学过程，即通过化学反应破
坏污染物而实现无害化。高级氧化技术是在对传统
水处理技术中经典化学氧化法改革的基础上应运而
生的一种新技术。
目前高级氧化法中的Fenton工艺在水处理研
究中受到越来越多的关注，原因是它具有强氧化性，
适于处理一般氧化剂难氧化或生物难降解的废水。
作者以苯酚废水为研究对象，考察了反应过程中影
响因素对苯酚降解效果的影响，为Fenton试剂氧化
法在含酚废水和其它难降解废水中的应用奠定理论
基础。
1 试验部分
1．1 试验方法
取质量浓度为100 rng·L-1的水样100 mL放
置于250 mL烧杯中，调节pH为一定数值，向溶液
中加入一定量的FeSO4和H2O2，迅速混合，反应一
段时间后，取上清液进行分析。
1．2 苯酚检测方法
苯酚质量浓度采用4一氨基安替比林比色法进
行测定。
2 结果与讨论
为了探讨反应体系中各主要影响因子对体系的
影响，研究Fenton试剂法处理苯酚废水的氧化降解
机制，试验通过改变反应条件，重点探讨H2 投加
量、Fd 投加量、pH值以及反应时间等条件对苯酚
去除效果的影响。
2．1 H202投加量对苯酚废水ODD去除率的影响
H202是Fenton氧化体系中的氧化剂，它的投
加量与反应中产生的·OH浓度有直接的关系。为
了考察了不同的H2 投加量对苯酚废水的降解影
响，选择试验条件：Fe2 浓度为1 mmol·L一，初始
pH值为3．0，t=40 min，试验结果见图1所示。
l00
踟
60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 加量／mr ·L-。
图l H202投加量对苯酚去除率的影响
由图1看出，随着H2o2投加量的逐步增加，苯
酚去除率也逐渐增大，这是因为增加H202投加量，
基金项目：辽宁省教育厅青年基金项目(2005344)；沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金资助项目(HJ200703)
作者简介：班福忱(1976一)，男，博士研究生，从事水污染控制与理论研究，Email：banfc@163．咖
收稿日期：2008—11．25
、
48 化工技术与开发 第38卷
Fenton反应生成的·OH量增加，苯酚去除率会迅速
提高。当H2o2投加量超过14 mmol·L-1时，去除
率开始缓慢下降，分析原因是因为溶液中H202浓
度过大，一方面其自身分解反应加剧，另一方面
H2O2本身能清除·OH，反应如式(1)所示。
H202十·OH— HCh·+H2O (1)
此外，H202浓度过高，还会将Fez 氧化成
Fe3+
，而使氧化在Fe3 的催化下进行，降低了·OH
的产生效率。因此，H202的投量存在一个最佳值，
根据上述试验结果及分析，选择H202的最佳投量
为14 mmol·L～。
2．2 F~2 浓度对苯酚废水去除率的影响
由于Fe2 是Fenton反应产生·OH的必要条
件，为考察Fe2 浓度对苯酚废水去除率的影响，选
择的试验条件为：H202投加量为14 mmol·L一，初
始pH值为3，t=40 min，反应温度为常温。不同的
Fez 浓度对苯酚废水的降解影响如图2所示。
l00
80
60
蓑40
纂20
0
0 0．2 0．3 0．4 0．6 Q8 1 12 1．4 l_6
Fern尔浓度／mmol·L-‘
图2 F 浓度对苯酚去除率的影响
由图2可看出，随着Fez 摩尔浓度的增加，苯
酚去除率迅速增加，Fe2 浓度增加至1．2 mmol·L
时。苯酚去除率达到99．4％，当Fd 浓度继续增加
时，苯酚的去除率趋于稳定，并且有下降的趋势。这
是因为Fez 是催化H202分解产生·OH的必要条
件。当体系中没有Fez 或Fe2 浓度较低时，F~2
的催化效率较低，因此反应产生·OH的速率和数量
都很小，有机物的降解受到抑制，以致苯酚去除率较
低。
当Fe2 浓度达到1．2 mmol·L-1时，苯酚的去
除率达到了最大值99．4％。这说明此时Fe2 及
H2O2的作用得到充分发挥。继续增大V~2 浓度，
Fe2 浓度处于过量的状态，此时可能会发生如式
(2)所示的副反应。
Fe +·OH— Fe3 十OH一 (2)
由于Fez 与·OH作用而使·OH浓度降低，从
而导致了处理效率的下降。所以Fenton反应体系
存在一个比较合适的Fe2 的浓度值，对于本试验而
言，Fez 的浓度取值为1．2咖ml·LI1是比较合适
的。
2．3 pH值对苯酚废水去除率的影响
根据文献报道，Fe2 是Fenton反应体系的催化
剂，但在中性或碱性条件下，催化剂无法以Fe2 和
Fe3 的形式存在，从而不能有效催化H2o2产生
·CIH对有机污染物质进行降解，即Fenton反应仅在
酸性条件下起作用。因此pH值对废水的降解效率
有着很大的影响。为了考察pH值对苯酚去除率的
影响，本试验确定的反应条件为：H202投加量为14
mmol·L～， 浓度为1．2 mmol·L～，t=40 min。
不同的pH值对苯酚废水的降解影响如图3所示。
l00
8o
好60
鞲4o
囊20
O
1 2 3 4 5 6 7
pH
图3 pH值对苯酚去除率的影响
由图3可知，随着pH值的升高，苯酚的去除率
先升高后降低。pH在2-4之间时苯酚的去除率较
大，当pH值为3时去除率达到最大值，苯酚的降解
率为99．6％，当pH值大于5时，苯酚去除率明显下
降。太低的pH值也没有高的去除率，pH值为1时
的去除率为66．1％。分析原因是因为当pH值为较
低时，即H 浓度过高时，过量的H 能捕捉·OH，造
成·OH无效分解[ ，导致苯酚去除率较低；随着pH
值的升高，上述限制慢慢消失，在pH值为3．0时，
苯酚去除率达到最佳。当pH值在3．0～5．0范围
内，随着pH值的增加，苯酚去除率缓慢下降。而当
pH较高时，Fez 自身失去了催化活力，并且pH值
高于5后，Fd 将形成Fe(OH)3沉淀或铁的复杂络
合物，而失去催化能力。这基本与文献报道结果一
致[ ～3I。
2．4 反应时间对苯酚去除率的影响
反应时间是选择处理工艺时的一个重要指标，
它关系到实际工程的规模，进而关系到工程的造价。
对于一种特定的处理工艺而言，反应时问对处理效
果有重大影响。为了考察反应时间的变化对苯酚去
除效果的影响，本试验选择的各因素条件为：H202
第4期 班福忱等：Fenton试剂法处理苯酚废水的研究 49
投加量为14 mrnol·L～，Fd 浓度为1．2 mmol·
L一，pH值为3，不同反应时间对苯酚降解影响如图
4所示。
l0o
8o
碍6o
蓑40
熏20
0
O l0 20 30 40 50 60
反应时间／min
图4 反应时间对苯酚去除率的影响
从图4可以看出，Fenton试剂法初始反应速度
很快，反应前10 min苯酚去除率就达到了77．2％，
此后苯酚去除率随时间变化逐渐变缓，当时间为30
rain时，苯酚去除率达到了99．6％，说明此时已基本
反应完全，当反应时间超过30 min后，此时苯酚的
去除率基本维持不变，为此试验中确定最佳反应时
间为30 min。
3 结论
(1)Fenton试剂处理苯酚废水的主要影响因素
有H2o2投加量、Fe2 投加量、pH值、反应时间等。
(2)对于质量浓度为100 mg·LI1的苯酚废水，
Fenton试剂法的最佳操作条件为：H202投加量为
14 rnmol·L～，Fd 投加量为1．2 mmol·L～ ，初始
pH值为3，反应时间为30 rain。在此条件下苯酚最
大去除率达到了99．6％。
参考文献：
[1] 李绍峰，张秀忠．Fenton试剂氧化降解活性染料的试
验研究[J]．给水排水，2002，28(2)-46—49．
[2] 刘勇弟，徐寿昌．几种Fenton试剂的氧化特性及在工
业废水处理中的应用口]．上海环境科学，1994，13(3)：
26—28．
[3] 程丽华，黄君礼．Fenton试剂的特性及其在废水处理
中的应用[J]．化学工程师，2001，(3)：24—25．
Treatment of Phenol W astewater by Fenton Reagent M ethod
BAN Fu—chenI，LI Cheng-binz。CHENG Lin ，LIU Ying-je ，WAN G Li
(1．School ofMunicipal andEnvironmentalEngineering，ShenyangArchiteeturalUniversity，Shengyang
110168，China；2．Shenyang Municipal W ater Affairs Bureau，Shenyang 110003，China；
3．ShenyangZh~xingEnvironmentalProtectionCo．Ltd．，Shenyang110010，china)
Abstract：Fenton reagent method was used to treat phenol water sample．The efect of various factors was ana—
lyzed through experiment．The results of experimental study showed that the concentration of phenol
wastewater was 100 mg／L．The optimized conditions were：addition quantity of H202 was 14 mmol／L，addition
quantity of Fez was 1．2 mmol／L．initial pH =3 an d reaction time was 30 min．Under these conditions the
largest removal rate of phenol could be reached 99．6％ ．
Key words：Fenton reagent；catalytic oxidation；phenol；removal rate
(上接第43页)
Determination of Calcium in Calcium Tablet by Perm anganate Titration
CFiE『、fM iao-la
(Jiangmen Quality and Technique Supervision Bureau，Jiangmen 529031，China)
Abstract：A new determination method of calcium in calcium tablet by perm anganate titration was established ．
The sample was digested in the acidic solution and then the calcium reacted with oxalic acid to form calcium OX．．
alate．After washing，the sediment Was dissolved with su1furic acid and then under 70-80℃ ．the calcium was
titrated with permanganate standard solution．The recovery(R)Was 98．40％ ～109．74％ ．
Key words：permanganate titrimetric；calcium content

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