Fenton法处理苯酚废水的试验研究

张 曼 李多松

（中国矿业大学环境与测绘学院环境工程系，江苏 徐州 221116）

含酚废水来源广、危害大、治理难度高，是目前水污染控制中重点解决的有害废水之一。随着生产的发展，我们的环境受到了前所未有的破坏，为保护环境,防患未然，各种相应的法律法规相继出台。含酚废水毒性非常高,对一切生物个体都有毒杀作用。因此对含酚废水的处理势在必行。

1 Fenton反应机理

Fenton法是一种高级氧化技术，其超强的氧化性氧化能力主要来自反应产生的·OH，自由基链反应如下：

反应（1）是整个自由基链反应的引发步骤，Fe2+和H2O2的浓度决定·OH的生成量，·OH能够和大多数有机物迅速反应。在一定范围内，增加Fe2+和H2O2的浓度可以增强处理效果，但是过量的Fe2+和H2O2会与·OH反应。因此要严格控制Fe2+和H2O2的比例。

2 试验部分

2.1 试验材料

苯酚模拟废水：称取苯酚0.2g溶于蒸馏水，定量转移至1000mL容量瓶中，苯酚浓度为200mg/L。

2.2 测定指标和分析方法

试验测定指标为苯酚，采用4-氨基安替比林分光光度法测定。

1.3 实验仪器

电子天平；pH计；分光光度计

1.4 试验过程

（1）取水样100ml于250ml锥形瓶内,水样若干份。

（2）调节pH值，向锥形瓶内加入指定量的FeSO4·7H2O，溶解后加入一定量的H2O2，反应一定时间。

（3）反应结束后，调节溶液pH值到9以上，静置，取上清液测定苯酚浓度.

3.结果和分析

3.1 单因素试验

3.1.1 双氧水投加量对苯酚去除率的影响

为考察H2O2量对苯酚去除效果的影响，固定 pH值为 4，Fe2+加入量为 0.1g，反应45min。实验结果如图1所示。

上图表明，苯酚去除率随着H2O2投加量的增加先增大后降低。当H2O2量不足时，随着H2O2的增加，引起·OH的量增加，氧化效果增强。但是当溶液中的H2O2达到一定量后，过量的H2O2能够和·OH反应，消耗了·OH的同时导致H2O2自身分解。确定H2O2的投加量为2-3mL/L。

3.1.2 Fe2+投加量对苯酚去除率的影响

本组试验固定pH值为4，加入H2O20.2mL，反应45min，结果如图2所示。

图2显示，苯酚去除率随着Fe2+浓度的增加先升高后降低。当溶液中Fe2+浓度较低时，没有足够的Fe2+催化H2O2产生·OH，因此随着Fe2+量的增加，苯酚去除率逐渐提高。但当Fe2+超过一定水平后会发生反应Fe2++·OH→Fe3++OH-，使·OH的量减少，去除率下降。Fe2+最佳投加量为0.3-0.4g/L。

3.1.3 pH值对去除效果的影响

在每份水样中均加入0.2gFeSO4·7H2O和0.2mL H2O2，反应45min。实验结果如图3所示。

图3 pH值对去除效果的影响

从上图看出，当pH值为3时，苯酚去除效果最好。pH值过低时，溶液中有大量的H+，由（3）和（4）得知，过量的 H+会抑制 Fe3+还原为Fe2+，减少·OH的产生量，从而使去除率下降。当pH值较高时，会使Fe2+的状态发生变化，失去催化活性。因此，试验最佳pH值为3。

3.2 正交试验

以H2O2量、Fe2+量及pH值为考察因素，以苯酚去除率为指标，作三因素三水平正交表，如表1所示。

表1 正交试验因素水平

表2 正交试验分析与结果注

：Kj代表某一因素第j（j=1，2，3）水平对

应指标值总和的平均值，R为极差。

在表2中，由于RC>RA>RB，所以各因素对实验结果影响的主次顺序为：pH值>H2O2投加量>Fe2+投加量；对于 H2O2投加量这一因素来说，因为K2>K3>K1，所以第2水平为最优；同理，因素B的最佳水平为第3水平，因素C为第2水平。因而本试验最优水平组合为A2B3C2。

结论

通过研究分析得出：

（1）在给定的水平下，三种因素对Fenton反应处理苯酚废水影响的主次顺序为：pH值>H2O2投加量>Fe2+投加量。

（2）正交试验得出最佳因素组合为：H2O2投加量为2mL/L，Fe2+投加量为4g/L，pH值为3。

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