催化铁内电解法预处理苯酚废水的试验研究

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1、催化铁内电解法预处理苯酚废水的试验研究摘要：以Fe投加量、铁铜比、pH值为考察因素，通过单因素和正交试验，确定各因素对实验结果影响的主次顺序为：pH值〉Fe投加量〉铁铜比；最优因素组合为：Fe投加量为250g/L，铁铜比为6:1，pH值为3。关键词：苯酚废水；内电解；铁铜比；正交试验中图分类号：X703文献标识码：A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。在含酚废水常用的处理方法中，萃取法、吸附法操作简单，处理效率高，但是有产生二次污染、再生困难等问题；高级氧化法简单、快速，但是处理成本昂贵。催化铁内电解技术是

2、一项操作管理简单、能耗低的环境友好型污染治理工艺，作为一种预处理方法其可以明显改善废水的可生化性，显示其在难降解有机废水处理中的发展潜力。1催化铁内电解工艺的降解机理催化铁内电解降解有机物最基本的原理是电极腐蚀，即阳极铁逐渐消耗的过程。铸铁是铁和碳的合金，成分中除了纯铁还包括Fe3C及其它一些杂质。杂质成分形成微小颗粒散布在铸铁内部，当处于电解质溶液中时，因为其拥有和铁不同的电极电势，会形成无数个微小原电池，铁逐渐被消耗。当铁屑和铜相接触时，又可以构成宏观原电池。基本电极反应如下：阳极：Fe->Fe2++2e,E(Fe2+/Fe)=-0.44V阴极

3、：酸性溶液2H++2e-*2[H]—H2，E(H+/H2)二OV酸性充氧溶液02+4H++4e—2H20，EC02/H20)=1.23V中性或碱性溶液：02+2H20+4e-*40H-,E(02/0H-)=0.40V此外，还包括还原作用、铁离子的絮凝作用、铁盐沉淀作用等。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。铁屑：车床加工废料。铜条：市售，纯度迗到99.9%以上。2.2测定指标和分析方法测定指标为苯酚，采用4-氨基安替比林分光光度法。2.3实验仪器电子天平；pH计

4、；分光光度计2.4试验过程(1)称取一定重量的铁屑和铜条，置于250mL广口锥形瓶内，混合均匀。(2)向锥形瓶内加入2⑻ml苯酚废水。(3)将锥形瓶放入摇床，以100r/min常温下反应90min。(4)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2.1单因素试验3.1.1Fe投加量对去除效果的影响设置铁铜质量比为4:1，保持原水pH不变(200mg/L的苯酚废水的pH值为6.5左右)，铁屑加入量依次为5g，10g，20g,30g,40g,50go实验结果如图1所示。1表明，苯酚去除率随着Fe投加量的增加而增大。这是

5、因为Fe投加量的增多使得体系中Fe2+增多，从而使原电池数目相应的增加，苯酚去除效果也逐渐变好。随着Fe加入量的增大，苯酚去除效率增加的趋势变缓。综合经济因素的考虑，适宜的Fe加入量取40g，即200g/L。3.1.2铁铜比对去除效果的影响设置Fe投加量为40g,变量因素铁铜比通过改变Cu的用量来体现，铁铜比的取值依次为2:1，4:1，6:1，8:1，10:1，15:1。结果如图2所示。2显示，随着铁铜比的增大，苯酚去除率先升高后降低。这是因为在铁铜比较小时，Fe的含量相对较少，体系中原电池数目较少；铁铜比的增大增加了Fe和Cu的接触面积，体系中原

6、电池的数目增多，苯酚去除率随之增大；但是当铁铜比达到一定值以后再增大，苯酚去除率反而降低，因为此时Cu的量较少，体系中原电池数量不足。最佳铁铜比值为6:1。3.1.3pH值对去除效果的影响设置Fe投加量为40g，铁铜比为6:1，水样的pH值依次为3，5，7,9，11，13。实验结果如图3所示。从图3看出，随着pH的升高苯酚去除率逐渐降低。这是因为pH越低，铁铜形成的原电池电极电位越高，电极反应越容易进行；阳极Fe的溶出速度加快，更多的Fe2+不断补充到体系中；同时酸性越强，Fe与H+越易发生置换反应，生成更多的新生态［H］，增强系统的还原能力。综合

7、以上原因，确定在pH为3时反应进行的最为顺利。3.2正交试验以Fe投加量、铁铜比及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，见表1。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〉Fe投加量〉铁铜比；对于Fe投加量这一因素来说，因为K3〉K2〉K1，所以第3水平为最优；同理，因素B的最佳水平为第2水平，因素C为第1水平。因而本试验最优水平组合为A3B2C1。4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〉Fe投加量〉铁铜比。(2)正交试验得

8、出最佳因素组合为：Fe投加量为250g/L,铁铜比为6:1，pH值为3。参考文献[1]赵天亮，宁平，陈芳嫒.含酚废水治理技