采用Fenton体系处理ABS污水

郭清海

（中国石油大庆石化公司化工三厂，黑龙江大庆163714）

ABS生产废水包括丙烯腈、丁二烯、苯乙烯及其聚合物、ABS乳液，松香肥皂、十二硫醇，DMF，乙苯和其它未反应的底物生产。Fenton试剂通过产生的羟基自由基离子进攻有机物分子夺取氢，将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为CO2和水分子等，具有反应迅速、温度和压力等条件缓和及无2次污染等优点。在微波Fenton体系中，微波能促进H2O2产生羟基自由基，提高其对体系的氧化能力，将难降解的有机物氧化，提高废水的可生化性，根据其具体氧化机理来实现整个过程［1］。

1 ABS废水的水质特点

1.1 ABS废水的理化性质

ABS废水是常见的工业废水，ABS树脂合成原料品种多，助剂添加种类多、添加量大，导致了ABS废水成分复杂，给治理工作带来很多困难，ABS废水中主要污染物为CODcr（化学需氧量）、SS（悬浮物）、pH。ABS酸性水与真空泵污水pH值、COD高、悬浮物浓度高，污染物组成复杂，是造成ABS废水难以处理的主要原因［2,3］。

1.2 ABS废水组成

ABS废水中的有机污染物为少量ABS树脂生产原料及部分添加剂。小分子有机污染物的含量在1～10 mg/L之间，COD主要来自反应中产生的高沸点大分子低聚物。用混凝沉淀法处理ABS树脂废水只能去除20%～30%的可溶性有机污染物［4］。

2 实验部分

2.1 主要原料

ABS污水，大庆石化公司化工三厂。

2.2 主要设备及仪器

实验采用设备：MKJ-J1-5型台式微波试验炉，为家用格兰仕牌微波炉改装而成，输出功率为0～800 W连续可调，时间设定为0～99 h 99 min。微波设备组成：微波源系统、微波腔体系统、电控制系统及冷却系统。

3 实验过程

3.1 试剂投加量对ABS废水处理效果的影响

3.1.1 实验过程（1）取500 mL烧杯6个，编号为1～6；（2）向6个烧杯中分别加入200 mL水样；（3）调节水样pH值为3；（4）向1～6号烧杯中分别加入0.4、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0 mL的FeSO4·7H2O和4、8、10、12、16、20 mL的30%H2O2；（5）搅拌（200 r/min）60 min；（6）搅拌后水样各稀释10倍，静置0.5 h，然后各取出2 mL水样和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，准确消解2 h后将消解瓶置于室温；（7）测出各个消解瓶中的COD值。

3.1.2 实验结果分析Fenton试剂投加量的实验数据记录见表1，不同投加量的COD去除率见图1。由表1及图1可见，COD去除率随投加Fenton试剂的量先增大后减小，且开始时增大的数值明显，是由于开始时Fe2+含量低催化缓慢，生成羟基自由基量少，降解过程受到抑制，因此COD去除率较低。随着投加量增大，Fe2+浓度增大，催化作用增强生成羟基自由基含量增多，降解效果变得明显，因此COD去除率随之而增大。随着投加量增多，Fe2+变的过量，生成大量羟基自由基聚集泯灭，催化效果急剧下降，因此COD去除率随之而减小。

表1 探究Fenton试剂投加量的实验数据记录

图1 探究Fenton试剂投加量的实验曲线

3.2 初始p H对ABS废水处理效果的影响

3.2.1 实验过程（1）取500 mL烧杯6个，编号为1～6；（2）向6个烧杯中分别加入200 mL水样；（3）用稀硫酸调节水样pH值分别为1、2、3、4、5、6；（4）向1～6号烧杯中分别加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL的30%H2O2；（5）搅拌（200 r/min）60 min；（6）搅拌完后水样各稀释10倍，静置0.5 h，各取出2 mL水样和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，准确消解2 h后将消解瓶置于室温；（7）测出各个消解瓶中的COD值。

3.2.2 实验结果分析实验数据记录见表2，不同初始pH下的COD去除率见图2。由表2和图2可见，pH小于3时，COD去除率随着pH值的增大而增大，当到达3时达到最大值，随后COD去除率随着pH值的增大而减小。开始时增大数值明显，是由于H2O2在Fe2+离子催化作用下生成羟基自由基，羟基自由基可以无选择性氧化大多数有机物，因此水中COD去除率升高明显。随着pH增大，Fe2+、Fe3+以氢氧化物形式形成沉淀失去催化能力，因此COD去除率随之减小。

表2 探究初始p H的数据记录

图2 探究初始pH的实验曲线

3.3 Fe2+/H2O2摩尔比对ABS废水处理效果的影响

3.3.1 实验过程（1）取500 mL烧杯6个，编号为1～6；（2）向6个烧杯中分别加入200 mL水样；（3）用稀硫酸调节水样pH值为3；（4）控制FeSO4·7H2O和H2O2摩尔比为1:5、1:8、1:10、1:15和1:20；（5）搅拌（200 r/min）60 min；（6）搅拌完后水样各稀释10倍，静置0.5 h，各取出2 mL水样和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，准确消解2 h后将消解瓶置于室温；（7）测出各个消解瓶中的COD值。3.3.2实验结果分析实验数据记录见表3，不同H2O2投加量的COD去除率见图3。

图3 探究Fe2+/H2O2摩尔比的实验曲线

表3 探究Fe2+/H2O2摩尔比的数据记录

由表3及图3可见，COD去除率随着摩尔比增大数值上先增大后减小，是由于H2O2在Fe2+离子催化作用下生成羟基自由基，羟基自由基可以无选择性氧化大多数有机物。随着投加量增大，过量的H2O2会捕捉羟基自由基，因为H2O2本来就是羟基自由基清除剂。随着羟基自由基减少，水中有机物不能被有效的去除，COD去除率随之而减小。

3.4 搅拌时间对ABS废水处理效果的影响

3.4.1 实验过程（1）取500 mL烧杯7个，编号为1-7；（2）向7个烧杯中分别加入200 mL水样；（3）用稀硫酸调节水样pH值为3；（4）向1～7号烧杯中分别加入1.2 mL的FeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2；（5）搅拌（200 r/min）10、20、30、40、60、80、90 min；（6）搅拌完后水样各稀释10倍，静置0.5 h，然后各取出2 mL水样和3 mL消解液放入COD消解瓶中混合，准确消解2 h后将消解瓶置于室温；（7）测出各个消解瓶中的COD值。

3.4.2 实验结果分析实验数据记录见表4，不同搅拌时间下的COD去除率见图4。

由表4及图4可见，COD去除率曲线随着搅拌时间增长先升高后基本不变。开始时升高十分明显，是由于H2O2在Fe2+离子催化作用下生成羟基自由基，羟基自由基可以无选择性氧化大多数有机物。因此水中COD值升高明显。但随着搅拌时间的增长水中H2O2在Fe2+离子催化作用下生成的羟基自由基反应完，无法再继续氧化水中有机物，因此曲线趋势上上呈现较为平缓的状态［5］。

表4 探究搅拌时间的实验数据记录

图4 探究搅拌时间的实验曲线

4 结论

探讨了Fenton法处理ABS废水各因素对去除COD的影响，确定了最佳工艺参数：当Fenton法投加1.2 mLFeSO4·7H2O和12 mL 30%的H2O2，保持pH值为3，FeSO4/H2O2为1：10，搅拌60 min时达到处理的最佳效果，COD去除率可以达到40%左右。可以得出当应用微波辅助处理时，对于ABS废水中COD有着更加高效率的去除效果的结论。