Fenton 试剂处理啤酒废水FeSO4·7H2O投加量的研究

陆少云

（潮州市环境保护研究所 广东潮州 521011）

此论文的研究方向主要是化学氧化法，即研究Fenton试剂处理啤酒废水的条件。而研究的对象是过氧化氢+亚铁离子（H2O2+Fe2+）系统处理啤酒废水，探讨该系统的氧化条件。影响该系统氧化的因素主要是pH值、亚铁离子投加量与过氧化氢投加量之比、过氧化氢投加量与有机物浓度之比、反应时间以及反应温度。由于实验条件的限制，文章只研究亚铁离子的投加量、过氧化氢的投加量和pH值对Fenton体系氧化特性的影响。

1 本实验的理论依据

1.1 反应机理

Fenton试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有Fe2+和H2O2，H2O2被亚铁离子催化分解生成羟基自由基（·OH），并引发其他更多的自由基，其反应机理如下：

其关键是通过亚铁离子在反应中起催化激发和传递作用，使链反应能持续进行至过氧化氢耗尽。Fenton试剂处理有机物的实质就是羟基自由基与有机物发生反应。对于啤酒中的多元醇以及淀粉、蔗糖、葡萄糖之类的碳水化合物，在·OH作用下，分子结构中各处发生脱H（原子）反应，随后发生C-C键的开裂，最后被完全氧化为CO2，其COD可得到大大降低。对于啤酒中的饱和脂肪类一元醇（乙醇等）和饱和脂肪族羟基化合物，即主链为稳定的化合物，·OH只能将其氧化成羧酸，虽然COD去除率低，但是可以提高废水的生化性，有利于进行后续生化处理。

1.2 FeSO4·7H2O 投加量

FeSO4·7H2O是催化过氧化氢生成羟基自由基（·OH）最常用的催化剂。与过氧化氢相同，一般情况下，随着Fe2+用量的增加，废水COD的去除率先增大，而后呈下降趋势。其原因是：在Fe2+浓度较低时，Fe2+的浓度增加，单位H2O2产生的羟基自由基全部参与了与有机物的反应：当Fe2+的浓度过高时，部分H2O2发生无效分解，释放出O2。

2 实验情况

2.1 仪器与药品

COD快速测定仪、磁力搅拌器、PH酸度计、回流管、圆底烧瓶、500mL烧杯、100mL烧杯、50mL烧杯、各刻度的移液管、精密PH试纸等

0.111 g/mL 的 FeSO4.7H2O、30%的 H2O2、10% H2SO4、10%NaOH、淀粉（分析纯）、磷酸氢二钾（分析纯）、氯化铵（分析纯）、珠江啤酒、Q试剂、F试剂

2.2 COD 测试方法

本论文COD的测试方法有两种：快速测定法和传统的回流法。快速测定法具有快速、方法步骤简单的特点，而传统回流法则准确性较高。本实验用得最多的是COD快速测定法。具体过程如下：打开消解器，让其预热。取水样2.5mL于消解管中，加入0.7mLQ试剂，等消解器温度升到165℃左右时加入4.8mLF试剂，同时以蒸馏水代替水样重复以上操作作为空白。然后将水样管及空白管消解10min，然后取出，空气冷却2min，各加入2.5mL蒸馏水，在水中冷却至室温，在5B-3型COD快速测定仪（分光光度计）比色测定CODcr。

2.3 筛选FeSO4·7H2O 的最佳投加量试验

分别取250mL废水样于5个500mL烧杯中，测得原水的PH值为6.5-7左右，然后分别加入0.111g/mL的FeSO4·7H2O5ml、7.5mL、10mL、12.5mL、15mL，分别固定加入1mL的30%H2O2。放于磁力搅拌器上等速搅拌反应45min。然后静置20min，各取上层清液2.5mL做COD测试。根据测试结果筛选COD去除率最高的FeSO4·7H2O最佳投加量是12.5mL。

3 结果与讨论

FeSO4.7H2O投加量的试验结果如图1所示

图1 FeSO4.7H2O 投加量对COD 去除率的影响

从图1可明确地看出随着FeSO4.7H2O投加量的增加，COD的去除率也随着增高。但是当FeSO4.7H2O投加量增加到12.5mL以后，尽管FeSO4.7H2O投加量再增加，COD去除率并没有增高，反而有所降低。所以，浓度为0.111g/mL的FeSO4.7H2O的最佳投加量为12.5mL，即5.55g/L（废水）。但是随着FeSO4.7H2O投加量的增加，反应系统中出现的红棕色也增多

4 结语

实验表明，Fenton试剂的处理效果在FeSO4·7H2O投加量5.55g/L时，啤酒废水COD去除率较高，可达70%。其具有氧化分解速度快、氧化速率较高的优点。但是，Fenton系统也存在许多问题:亚铁离子浓度大，处理后的水带有黄棕色沉淀；还有一部分亚铁离子与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率。

其对啤酒废水中COD的去除率最高可达50%以上。如果单独作为一种处理方法来处理啤酒废水，与生化法处理啤酒废水相比，从经济效益上看，Fenton试剂处理啤酒废水的成本比生化法高。所以作为预处理的方法与生化法联用，可以降低处理成本，拓宽Fenton试剂的应用范围。