第２９卷第６期 韩山师范学院学报 、 １．２９ ＮＯ．６ ２００８年１２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｎｓｈａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ．２００８ Ｆｅｎｔｏｎ试剂脱除模拟印染废水色度的研究 张永利 （韩山师范学院化学系生态环境研究所，广东潮州５２１０４１ 摘要：以亚甲蓝水溶液做模拟印染废水，采用Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化法对其进行处理，以水样 吸光度作为评价指标，利用单因素优化及正交实验法，对Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量、反应时间和入 水ｐＨ进行了系统的研究．实验结果表明，Ｅｅｎｔｏｎ试剂氧化脱除模拟印染废水色度的效果明 显，水样脱色率达到９９％以上；随着Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的增加以及反应时间的延长，水样色度 去除率提高，适宜的Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量及反应时间分别为５ ｍＬ试￣ｊ／２５ ｍＬ水样、３０ ｒａｉｎ；入 水ｐＨ存在适宜值４，在入水ｐＨ由４降低到３和由４升高到６的过程中，水样色度去除呈现降低的 趋势；Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化模拟印染废水中，３因素影响大小顺序为：反应时间＞Ｆｅｎｔｏｎ试剂用 量＞入水ｐＨ． 关键词：Ｆｅｎｔｏｎ试剂；模拟印染废水；亚甲蓝；吸光度；脱色率 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－６８８３（２００８）０６—００５７－０５ 印染废水浓度高、色度大，且在工业废水总量中所占比例大 大约为３５％，是水环境污染的重要 来源【ｌ】．而Ｆｅｎｔｏｎ试剂是过氧化氢与亚铁离子结合形成的，具有极强的氧化能力，对于许多种类的有机 物都是一种有效的氧化剂【２】由于在氧化降解持久性有机污染物方面独特的优势，Ｆｅｎｔｏｎ试剂用于工业 废水处理的报道不断出现．到目前作为废水的深度氧化中的一主流方法，Ｆｅｎｔｏｎ试剂的应用范围正在 不断扩展．黄晓东等人【３】以Ｆｅｎｔｏｎ试剂为氧化剂，对硝基苯废水进行了预氧化处理实验研究．结果表 明：低剂量的Ｆｅｎｔｏｎ试剂可以实现对硝基苯部分氧化降解．当ＣＯＤ预氧化去除率达５０％时，出水中的 硝基苯浓度降至很低，可生化性大幅度提高，为后续生化处理提供了必要条件．Ｌｉｎ［ 】等人将物理、化 学和生物处理方法组合起来处理半导体生长废水，设计的组合工艺由汽提、Ｆｅｎｔｏｎ氧化和ＳＢＲ组成． 实验结果表明，该工艺处理废水的效果明显．Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化法处理废水具有设备简单、反应条件温 和、操作简便、效率高等优点，作为一种高级化学氧化法，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难 以奏效的有机废水的氧化处理，而印染废水恰好适合于以Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化法进行处理． 研究中以Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化印染模拟废水，考察操作条件Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量、反应时间、入水ｐＨ对 水样处理的影响，以及Ｆｅｎｔｏｎ氧化对印染模拟废水处理的具体效果．实验中得到了‘些有价值的实验 数据和结论．这对于Ｆｅｎｔｏｎ氧化技术在印染废水处理中的应用和推广具有一定的推动作用． 收稿日期：２００８—０９—１７ 基金项目：沈阳市科技攻关项目（１０５３０９５—４－０５）；广东省韩山师范学院博士启动项目（ＢＳ２００７０９） 作者简介：张永￥Ｕ（１９７３一），女．辽宁沈阳人，韩山师范学院化学系生态环境研究所副教授，博士 ５７ ｌ 实验部分 １．１实验水样和主要试剂溶液的配制 实验选取亚甲蓝水溶液作为模拟印染废水，囚为与实际废水相比，亚甲蓝成分单一 属于分析 纯，便于实验机理的研究．模拟水样中亚甲蓝的浓度为１．０９２ ｍｇ／Ｌ，吸光度￣ｊ２９６．亚甲蓝的结构式如 下式（１）所示． １ｃ ：Ｎ 实验中所应用的主要试剂溶液的配制方法见以下表１． 表ｌ主要试剂溶液的配制 ㈤ １．２实验方法 根据前期实验所得出的结论：Ｆｃｎｔｏｎ试剂中Ｈ２Ｏ２与ＦｅＳＯ ４的适宜摩尔比为２／３【Ｉ５］＇用已经配制 的Ｈ２Ｏ２溶液和ＦｅＳ０４溶液，来配￣Ｆｅｎｔｏｎ试剂．取２５ ｍＬ￣［１染模拟废水于烧杯中，调节入水ｐＨ值，加 入一定量的Ｆｅｎｔｏｎ试剂，在磁力搅拌器上搅拌反应一定的时问，在离心沉淀器上离心５ ｍｉｎ，取上清 液以分光光度法进行色度的测定． １．３实验方案 （１）Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的影响：取ｐＨ为４的２５ ｎｉＬ模拟印染废水水样于烧杯中，分别加入Ｆｅｎｔｏｎ试 剂２．５ ｎｉｌ、５ ｎｉＬ、７．５ ｍＬ、ｉ０ ｍＬ，反应３０ ｉｎｉｎ，测定｝｝｛水吸光度． （２）反应时间的影响：在Ｆｅｎｔｏｎ试剂的各个影响因素中，反应时间是模拟印染废水氧化处理的重 要影响因素．在入水ｐＨ为４、Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量为５ ｍＬ试剂／２５ ｍＬ水样的条件下，取水样若干份，控制 它们的反应时间分别为１０ ｉｎｉｎ、２０ ｉｎｉｎ、３０ ｒａｉｎ、４０ ｒａｉｎ． （３）／ｋ水ｐＨ的影响：Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量为５ ｎｉＬ试￣Ｊ／２５ ｎｉＬ的水样、反应时间为３０ ｒａｉｎ，测定不同 入水ｐＨ下模拟印染废水的色度． （４）３Ｎ素３水平正交实验的设计：实验中选取每２５ ｍＬ水样中Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的３个水平值分别 为２．５ ｍＬ、５ ｍＬ、７．５ ｍＬ，反应时间的３个水平值分别为２０ ｍｉｎ、４０ ｒａｉｎ、６０ ｍｉｎ，入水ｐＨ的３个水 平值分别为３、４、５． １．４分析方法 色度测量使用７５２分光光度计．实验中测得亚甲蓝最火吸收波 为６６０ ｒｌｉｌ１．当水样吸光度 在０．２＾一Ｏ．７的最佳范围内时测定其吸光度Ａ ＣＯＤ为２ ０００ ｍｇ／Ｌ的亚甲蓝水溶液原始吸光度Ａｏ＝２９５， 脱色率按下式（２）计算． 叩： Ｊ＿—二二×】Ｏ０％． ｆ２） ５８ 式中？７为脱色率；Ａ０为原水吸光度； 为处理出水的吸光度．用Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＰＢ．１０型ｐＨ计对水样 的ｐＨ值进行测量． １．５ Ｆｅｎｔｏｎ氧化原理 由于过氧化氢在催化剂铁盐存在时，能生成羟基自由基ｆ・０Ｈ）．该羟基自由基比其他一些常用的 强氧化剂具有更高的氧化电极电位（・ＯＨ＋Ｈ＋＋ｅ一＝Ｈ２Ｏ，Ｅ＝２．８ Ｖ），其氧化性大约是氯的２倍，位于 原子氧和氟之间．总之，・ＯＨ是‘种很强的氧化剂，因而Ｆｅｎｔｏｎ试剂是 种很强的氧化剂． ２结果与讨论 ２．１单因素实验的研究 ２．２．１ Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的影响 如图１所示，在Ｆｅｎｔｏｎ用量５ ｍＬ试剂／２５ ｍＥ水样、入水ｐＨ为４的条件下，反应３０ ｒａｉｎ．水样的吸 光度由原水的２９６降低Ｎｏ．１８４，水样脱色效果恩著．如图，随着Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的增加，模拟印染废 水的吸光度降低．当Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量增加到５ ｎｉｌ时，继续增加Ｆｅｎｔｏｎ试剂的投加量，水样的吸光度 没有明显的降低．这可能是因为水中的有机分子已经基本上消耗完全或是处于一种动态平衡状态，过 量Ｆｅｎｔｏｎ试剂中的Ｈ Ｏ 可能还与还原性的有机物发生反应，使测量结果有所偏低．权衡水样的处理效 果以及药剂量增加时处理成本的提高，选择５ ｍＬ试剂／２５ ｍＬ水样的Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量． ２．１．２反应时间的影响 如图２，水样处理过程中，在３０ ｒａｉｎ前的时间里，水样色度随着反应时间的增加而不断降低．当反 应时间达到３０ ｍｉｎ后，水样吸光度达到最低值。此后继续延长反应时间，水样吸光度几乎维持不变．这 说明在反应达到３０ ｍｉｎ时，废水中的有机物ＳＤＦｅｎｔｏｎ试剂已经处于一种相对的平衡状态．所以，此情 况下Ｆｅｎｔｏｎ氧化模拟印染废水的适宜时间选为３０ ｒａｉｎ． 图１ Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的影响 图２反应时间的影响 ２．１．３入水ｐＨ的影晌 如图３，’在入水ｐＨ达到４之前，印染模拟废水的处理效果随着入水ｐＨ的升高而升高．当入水ｐＨ达 到４时，水样吸光度达到最低值０．１８４．入水ｐＨ继续升高，印染模拟废水的处理效果出现不同程度的下 降．从芬顿试剂的作用机理看，当入水ｐＨｉ４降到３的过程中，水样吸光度升高，这可能是因为水样 中过量的Ｈ＋会与羟基自由基・０Ｈ结合生成水，造成了羟基自由基的无效消耗；而水样入水ｐＨ由４升 ５９ 到６的过程中，水样吸光度升高，因为酸性越强水样处理过程中能够产生的强氧化自由基ＨＯＯ・越 多，增强了水样的处理效果，而ｐＨ的升高，不仅抑制了羟基自由基的产生，同时也会导致Ｆｅ 以氢 氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用．从图３中 ‘看出来，Ｆｅｎｔｏｎ试剂处理印染模拟废水的适 宜ｐＨ在２—４之间，特别是ｐＨ等于４时，Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化处理印染模拟废水的处理效果最佳． ２．２正交实验的研究 经过前面的单因素实验，已经初步确定了Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化处理模拟印染废水的影响条件，为了进 一步分析各影响因素对水样处理影响的强弱，有以下表２所示的正交实验结果．表中＾：ｌ、 ２、ｋａ分别为 各个水平值对出水色度影响的平均值，而ｋ为各因素变化对出色度影响的极差． 越 鬟 图３入水ｐＨ的影晌 表２水样处理的正交实验表 由上表所示，Ｆｅｎｔｏｎ试剂的使用对模拟印染废水色度的去除效果非常显著，水样脱色率达 ￣１Ｊ９９％以上．从正交实验结果町以看出，在本实验所选择的３因素３水平中，对水样色度去除的影响不 是很明显，但是基本 可以得出，３种因素对水样色度去除影响大小顺序为：反应时间＞Ｆｅｎｔｏｎ试剂 用量＞入水ｐＨ．综合水样处理效果以及因试剂用量增加、反应时问延长及ｐＨ调节而引起的操作费用， 实验范围内选择适宜的试剂用量５ ｍＬ试￣Ｕ／２５ ｍＬ水样、反应时间３０ ａｒｉｎ，入水ｐＨ ４．这里正交实验 所得结论与单因素实验结论是一致的． ６ｎ ３ 结论 （１）Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化脱除模拟印染废水色度的效果明显，水样脱色率达到９９％以上． （２）水样色度去除随Ｆｅｎｔｏｎ试剂用量的增加以及反应时问的延长而提高，适宜的Ｆｅｎｔｏｎ试剂用墼 及反应时间分别为５ ｍＬ试Ｎ／２５ ｍＬ水样、３０ ｍｉｎ． （３）入水ｐＨ存在适宜值４，在入水ｐＨ Ｅｈ４降低到３和由４升高到６的过程中，水样色度去除呈现降低 的趋势． （４）Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化废水中，基本得出３种因素的影响大小顺序为：反应时间＞Ｆｅｎｔｏｎ试剂用 量＞入水ｐＨ． 参考文献： 【１】ＢＥＳＰＩＵ Ａ，ＭＥＮＤＯＺＡ－ＲＯＣＡ Ｊ Ａ．Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃ．ａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｎａｎ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｎｓｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｏｆ ａ ｐｒｉｎｔｉｎｇ：ｄｙｅｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｔｅｘｔｉｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，２００３，１５７（１—３）：７３—８０． ［２］雷乐成，汪大翠．水处理高级氧化技术ｆＭ１．北京：化学工业出版社，２００．１，４８—５３． 【３】黄晓东，徐寿昌．用芬顿试剂氧化提高硝基苯废水的可生化性 ．江汉石油学院学报，１９９４，１６（３）：７４—７８． 【４］ＬＩＮ Ｓｈｅｎｇ Ｈ，ＪＩＡＮＧ Ｃｈａｎｇ Ｄ．Ｆｅｎｔｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂａｔｃｈ ｒｅａｃｔｏ￣’ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗａ￣ｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，２００３，１５４（２）：１０６—１０７． 【５】张永利．废水处理中Ｆｅｎｔｏｎ试剂配比和用量的研究ｆＪ１．， ‘东化工．２００７，３４（１２）：７９—８１． Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｆｅｎｔｏｎ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄｙｅｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｎｔ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ＺＨＡＮＧ｝ｂｒｉｇ—ｌｉ （Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｈａｎｓｈａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｏｚｈｏｕ ５２１０４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｂｌｕｅ ｗａｔｅｒｙ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｙｅｉｎｇ ｓｉｍ１ｔｌａｎｔ ｗａｓｔｅｗ— ａｔｅｒ，ｔｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｆｅｎｔｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ Ｗ＆Ｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｎｄｅｘ．Ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ，ａｎａ １ｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔｓ．ｔｈｅ Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｐＨ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅ ｅｘｉ）ｅｒｉｍｅｎｔｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏ￣ｕｌ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅｓ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｄｉｔｙ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗｅｒｅ ５ ｍＬ ｒｅａｇｅｎｔ／２５ ｍＬ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ａｎｄ ３０ ｍｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｗａｔｅｒ ｐＨ：ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｖＭｕｅ ｗａｓ ４，ａａｌｄ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｆｅｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐＨ ｓｈｉｔｆｉｎｇ ｆｒｏｍ ４ ｔｏ ３ ａｎｄ ｆｒｏｍ ４ ｔｏ ６．Ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； Ａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｗａ．ｓ ｒｅｍｏｖｅｄ ｔｏ ９９％： Ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｂ３ｒ ｔｈｅ ｅｖｅｒ３；ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｆａｃｔｏｒｓ．ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗ＆ｑ ａｒｒａｎｇｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ＞Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ＞ｉｎｉｔｉａｌ ｗａｔｅｒ ｐＨ． 一 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｅｎｔｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ；ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｙｅｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｎｔ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ；ａｂ— ｓｏｒｂｅｎｃｙ；ｃｏｌｏｒ ｒｅｎ：ｌｏｖａ１ ｒａｔｅ 责任编辑朱本华 ６１
