UV-Fen ton对黄连素制药废水降解效果研究

2014-03-15吴耀耀范秀敏

化工管理 2014年12期

吴耀耀范秀敏

（1.深圳市计量质量检测研究院 518000 2.深圳市人居环境技术审查中心 518057）

黄连素学名为盐酸小檗碱，为异喹啉天然生物碱，其分子式为C20H18NO4[1]。目前人工合成类（H2SO4法和石灰水法[2]）黄连素居多。由于成品黄连素的生产合成工艺过于简单，导致废水中含有大量残留黄连素，难以实现生化处理。UV-Fenton技术[3]近年被广泛应用，其利用UV的催化协同作用，建立在Fenton试剂的基础上，同时增加了Fenton体系的氧化性能，从而提高氧化效率。

一、试验材料和方法

1.试验材料

制药废水（黄连素浓度为3976mg/L，COD浓度为4916mg/L），NaOH，浓H2SO4，H2O2，硫酸亚铁。

2.试验仪器

COD消解仪（型号DRB200），UV灯，pH计（型号PHS-3C）。

3.试验方法

（1）调节H2O2的浓度为5%；初始pH为2.5；硫酸亚铁浓度分别为 200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1400mg/L，间隔每半个小时取样并测定COD。

（2）调节硫酸亚铁浓度为1000mg/L；初始pH为2.5；H2O2浓度分别为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%；规定反应时间为2.5小时，间隔每半个小时取样并测定COD。

二、结果与讨论

1.Fe2+投加量对出水COD的影响

体系在Fe2+的催化下产生·OH，Fe2+的浓度在UV-Fenton体系中可以直接影响到COD的处理效率，同时在反应结束后调节pH值≥7，Fe2+所起的混凝对于COD的处理也起到一定作用。

由图1可以看出，当FeSO4浓度低于800mg/L时，随着Fe2+浓度的提高COD处理效率提高。由于FeSO4浓度过低时，催化H2O2分解产生·OH较少，从而抑制了COD处理的进行。而催化H2O2分解能力随着FeSO4浓度的提高而提高，同时FeSO4浓度的提高，在反应终止时形成大量絮凝沉淀也加强了水中污染物质的处理。当FeSO4浓度高于800mg/L时，出水COD浓度变化趋于稳定。这主要说明COD处理效率不随Fe2+浓度增大而一直增大，因为H2O2在Fe2+的催化下可以迅速分解产生大量·OH，过量的·OH没有与污染物发生反应便相互结合，生产H2O2，从而使出水COD不会产生明显的降低，Deng等人[4]也在实验中发现了这一现象。

图1 COD（出水）值随Fe2+浓度的变化

从图中可以看出选择FeSO4投加浓度为800mg/L，出水COD为62.3mg/L，基本可以达到国家污水排放一级标准的要求。

2.H2O2浓度对处理效果的影响

H2O2是UV-Fenton反应体系中的氧化剂，UV-Fenton工艺是否能经济高效的运行，H2O2的用量有着至关重要的影响，H2O2浓度是影响UV-Fenton反应体系COD处理效率和工艺运行成本的重要因素。实验结果如图2所示：

图2 H 2O2浓度影响

由图2可以看出，当投加浓度≤3%，3小时出水COD的值随H2O2投加浓度的提高而减小。根据Fenton羟基自由基的机理，H2O2是主要产生·OH的物质，因此H2O2的浓度直接决定产生·OH的量。H2O2浓度3%～4%之间时出水COD随H2O2浓度变化减缓；在H2O2浓度高于4%时，出水COD随H2O2投加浓度的提高无明显变化。而当H2O2浓度达到一定程度之后，COD氧化效果没有明显改变，主要是因为此时废水中COD浓度已经很低。因此选择H2O2的最佳投加浓度为5%，出水COD平均为113.9mg/L。