Fenton法处理染发剂废水的试验分析

吴姗蔚 郭建军 廖英儒（广州粤康环保工程有限公司广东广州510000）

Fenton法处理染发剂废水的试验分析

吴姗蔚 郭建军 廖英儒
（广州粤康环保工程有限公司广东广州510000）

Fenton法是处理难降解有机污染物的一种有效方法。采用Fenton法处理染发废水,试验研究了影响CODcr去除率的各种因素,确定最佳工艺条件:pH为4.0、FeSO4·7H2O用量为2.05g/L、30%H2O2用量为12.2ml/L,在此条件下废水的CODcr去除率可达87.5%。

Fenton法；染发剂废水；试验分析

染发已经成为头发修饰的重要组成部分,一类染黑,恢复头发的本来颜色;另一类为染成彩色,彰显个性与时尚。染发剂是一种特殊用途的化妆品，根据使用的染料不同，染发剂可分为植物性染料、金属性染料和合成有机染料3类；根据染色原理和染色牢度，一般分为暂时性染发剂、半持久性染发剂和持久性或氧化型染发剂。目前的废水处理技术日益完善，对废水的处理很妥善，然而对于染发剂废水的处理依然较难。本文基于Fenton法处理染发剂废水的试验着重分析Fenton法在处理染发剂废水的最佳处理效果。

运用Fenton方法对某化工厂排放的染发剂废水取样做试验分析研究,分别分析过氧化氢与FeSO4·7H2O投入量、pH值、反应时限等方面对染发剂废水去除的影响以此来证明试验中Fenton法对染废剂废水最适当的配比条件。目前的Fenton法在处理难降解废水有极大的现实意义。

1 Fenton法的简要概述

法国科学家Fenton在研究中发现在酸性溶液的条件下由于Fe2+的共存，H2O2对酒石酸的氧化作用更为有效，因此过氧化氢与亚铁盐的结合剂被称为Fenton试剂。在国内外对Fenton试剂处理各种废水的研究中发现，Fenton试剂几乎能够把所有的有机物彻底氧化,而且还能氧化去除传统污水处理方法难以分解和降解的有机物,所以它发展前景广阔,能对废水的作预处理和最终深度处理,进化和保护水质。

2 Fenton法的实验原理分析

Fenton法是通过H2O2+Fe2+试剂中的H2O2和Fe2+的生成羟基自由基（·OH）,从而产生超强的氧化能力，属于高级氧化技术类别，羟基自由基（·OH）及R基的化学反应原理如下：

[A]段化学反应是羟基自由基（·OH）和R基链化学反应的初始反应过程，Fe2++H2O2试剂的浓度很大程度上限制了（·OH）的生成量，Fe2+和H2O2之间的反应极快，能够快速产生（·OH），同时也会产生Fe3+，Fe3+和H2O2反应之后的产物Fe2+再反应后便能再次产生（· OH），可以和很大一部分的难以分解的机物RH迅速反应获得R基，R·在经过氧化反应后就会链式断裂，最终的分解产生二氧化碳和水。

3 Fenton法的实验过程及结果分析

3.1 试验试剂、材料及设备

（1）30%的H2O2、A.R.级硫酸、A.R.级的FeSO4· 7H2O化学试剂；

（2）JJ-4规格的电动搅拌器、精密pH测试计；（3）某化工厂的染发剂废水,原水pH值7.8、COD－cr2000mg/L。

3.2 试验方法与过程

（1）取1000ml的染发剂废水水样置于烧杯内；

（2）调节染发剂废水水样pH值酸性，在烧杯内加入的FeSO4·7H2O，搅拌1min后加入一定量的30% H2O2，在常规温度环境反应90min；

（3）反应结束后，调节pH值至8.5，加入100mg/L的聚合氯化铝搅拌1min后加入0.3mg/L聚丙烯酰胺，搅拌1min静置沉淀取上清液，测定水样中的CODcr浓度及去除效果。

3.3 试验结果分析与探究

1.分析亚铁的投入量对CODcr的去除影响

分析Fe2+的加药量对废水中的COD去除表现的影响,本实验分析H2O2固定投入为10ml/L不变,pH值固定为3.5,反应温度为25℃，反应时间90min,根据FeSO4·7H2O的投入量的变化，废水中COD的去除变化如图1所示：

图1亚铁投加里对COD去除效果影响

图1 充分说明，废水中的COD去除率随过亚铁盐的增加达到顶峰之后去除率下降,当FeSO4·7H2O试剂投入量超过2.05g/L后,COD去除率却急转下降。FeSO4· 7H2O投入量不足时不利于最初是的(·OH）量生成，FeSO4·7H2O投入量太大去除效果不佳。试验证明染发剂废水FeSO4·7H2O试剂最佳投入量为2.05g/L。

由此可见废水中COD去除率并不是随亚铁盐投入的增加就上升的,特别是当FeSO4·7H2O试剂投入量超过2.05g/L后,COD去除率却急转下降。这是由于FeSO4·7H2O试剂投入量下降后,不利于最初是的（· OH）量生成,不能促进后续反应增加（·OH）数量。若FeSO4·7H2O试剂投入量太大,又会造成（·OH）尚未于有机物发生分解反应，出现额外的化学反应,造成COD处理效果降低，同时剩余的FeSO4·7H2O影响CODcr检测数据。所以说,FeSO4·7H2O制剂投入量应当在合适的数值范围内,本分析中处理染发剂废水时的FeSO4· 7H2O试剂的最佳投入量为2.05g/L。

2.分析H2O2的投入量对CODcr的去除影响

研究分析H2O2的投入量对废水中的COD去除表现的影响，FeSO4·7H2O固定投入量2.05g/L，pH值固定为3.5，反应时间为90min。根据H2O2的投入量的变化，废水中COD的去除变化如图2所示：

图2双氧水投加里对COD去除效果影响

图2 充分说明,废水中的COD去除率随过氧化氢投入量的增加先提高，达到顶峰之后去除率下降。由此可见废水中COD去除率并不是随H2O2投入的增加就上升的,特别是当过氧化氢投入量超过12.2mL/L后, COD去除率却急转下降。这由于过氧化氢的浓度下降后,生成的（·OH）量小,不能有效的氧化有机物使其降解。过氧化氢的浓度太高时,又会产生额外的化学反应,造成（·OH）减少，COD处理效果降低。所以说,过氧化氢的投入量应当在合适的配比范围内,本分析中处理染发剂废水样时的过氧化氢的的最佳投加量为12.2mL/L。

3.分析pH值量对CODcr的去除影响

研究分析pH值对废水中的COD去除表现的影响,根据上述分析结果过氧化氢量佳投入量为12.2mL/L，Fe－SO4·7H2O最佳的投入量为2.05g/L，反应时间90min时，根据pH变化对废水中COD的去除变化如图3所示：

图3PH值对COD去除效果影响

图3 充分说明，当pH值在4时，废水COD去除效果量佳。试验证明染发剂废水原水CODcr2000mg/L经Fenton法处理后出水CODcr为250mg/L。基于Fenton试剂对去除效果好，工程运用中容易实现控制及运行费用不高。所以这一实验参数对实际中的废水处理和环保有着重要的意义。

结论

Fenton法处理染发废水去除率高达87.5%。最佳工艺条件:pH为4.0、FeSO4·7H2O用量2.05/L、30%H2O2用量为12.2mL/时染发剂废水处理效果最佳。

[1]陈传好；Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机机制[J]；环境科学;2000年03期；

[2]陈胜兵；Fenton试剂的氧化作用机理及其应用[J]；环境科学与技术；2004年8月；

[3]军事医学科学院卫生勤务与医学情报研究所；染废剂的安全及监管对策；日用化学工业；2012；

[4]刘诗燕，张艳，陈欣义，张鹏，吴姗蔚，熊如意；Fenton法处理印染废水的试验研究；《广东化工》；2009年第8期。

吴姗蔚（1986.2-）女，工作方向：环保工程。