橡膠促進劑生產(chǎn)廢水主要來源于水洗工序和過濾母液，廢水COD 接近10 000 mg/L。廢水中不僅含有各種促進劑以及生產(chǎn)過程中的苯胺、甲苯、環(huán)己胺、叔丁胺等副產(chǎn)物，同時含有較高濃度的鈉鹽，屬于高濃度難降解有機含鹽廢水〔1〕。由于該廢水有機污染物含量較高，同時氯化鈉及促進劑等對微生物具有很強的毒性，生化處理難度很大，因而針對該類廢水的處理大多以蒸餾法、濕式氧化等物化處理工藝為主，這些處理工藝投資及運行成本高、占地面積大、操作條件苛刻，不利于規(guī)模化實施。

　　微波催化氧化是近幾年新興的水處理技術(shù)，具有快速高效等特點。筆者針對高含鹽高有機物含量的橡膠助劑廢水采用微波組合微電解及Fenton試劑對其進行處理，取得了突破性的進展，為高濃度有機含鹽廢水的化學(xué)處理探索了新途徑。

　　1 試驗部分

　　1.1 試驗原理

　　微電解反應(yīng)中加入H2O2，H2O2可與微電解反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+組成Fenton試劑，F(xiàn)e2+ 既可通過催化H2O2分解產(chǎn)生氧化能力極強的·OH，又能生成具有良好絮凝吸附作用的Fe3+。此外，H2O2又是微電解反應(yīng)的催化劑，可以加速微電解，提高效率，所以微電解-Fenton組合工藝集氧化還原、絮凝吸附、催化氧化、電沉積及共沉積等作用于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)大分子有機污染物的斷鏈，進一步去除難降解有機物〔2, 3〕。

　　微電解-Fenton組合工藝反應(yīng)一段時間后，利用微波的電磁場效應(yīng)，使H2O2產(chǎn)生較多活性更高的羥基自由基，加快有機物氧化降解速度，提高了污染物的降解效果〔4, 5〕。同時，微波產(chǎn)生的熱能增高了水體溫度，加速氧化反應(yīng)速度，更有利于后續(xù)有機物的分離。

　　1.2 試驗材料與方法

　　1.2.1 廢水來源與水質(zhì)

　　水樣取自某化工廠的橡膠助劑終端外排水，試驗水水質(zhì)：COD 8 900 mg/L，BOD5 10 mg/L，氨氮1 160 mg/L，Cl- 12 046 mg/L，電導(dǎo)率31.6 mS/cm。

　　1.2.2 分析方法

　　COD用哈希微回流法;pH用玻璃電極法;氨氮用水楊酸法HACH®; BOD5用BOD Trak TMHACH®;氯離子用硝酸銀滴定法;電導(dǎo)率用梅特勒電極法。

　　1.2.3 試驗裝置與材料

　　MAS-II微波爐，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司;UV-1800紫外分光光度計，天津瑞森特紫外線設(shè)備有限公司;101A-1數(shù)顯鼓風電熱干燥箱，上海銳風儀器制造有限公司;德國WTW CR3200 COD恒溫加熱器;恒溫水浴鍋，北京市永光醫(yī)療儀器有限公司;電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HJ-6磁力攪拌器，金壇榮華儀器制造有限公司;實驗室自制微電解反應(yīng)器，制備方法：反應(yīng)器內(nèi)設(shè)反應(yīng)床，用以鋪設(shè)鐵碳顆粒催化劑;反應(yīng)器底部設(shè)置微孔曝氣頭，自制微電解反應(yīng)器示意如圖 1所示。

 圖1 自制微電解反應(yīng)器示意

　　1.2.4 試驗方法

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，調(diào)整一定的pH，加入適量的H2O2后按一定比例進行鐵碳微電解反應(yīng);反應(yīng)一定時間后，取出置于微波爐中，在一定的功率下反應(yīng)一定時間后取出;調(diào)整溶液的pH，靜置、分層后，分離出上清液，測其COD。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 初始pH對COD去除效果的影響

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，用酸調(diào)節(jié)pH為1.5~6，加入6 000 mg/L 的H2O2，導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)120 min后，考察初始pH對COD去除效果的影響。結(jié)果表明：出水COD隨著pH的降低而降低，當pH達到3時，出水COD為3 200 mg/L，隨后下降幅度趨于平緩。利用微電解產(chǎn)生亞鐵離子與H2O2組合成Fenton試劑，當 pH偏高時，陽極的鐵腐蝕主要以析氧腐蝕為主，產(chǎn)生的 OH-與Fe2+ 生成沉淀，不利于電化學(xué)反應(yīng)及氧化反應(yīng)的進行，使得出水COD偏高;而當pH過低時，陽極鐵會發(fā)生析氫腐蝕，產(chǎn)生大量的H+、 Fe2+，過量的 Fe2+會消耗H2O2，同時，大量的H+也是·OH的清除劑，OH-分解緩慢不利于·OH的生成 ，降低反應(yīng)速度。因此，綜合成本等因素將廢水的初始pH控制為3.5。

　　2.2 H2O2投加量對COD去除效果的影響

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，用酸調(diào)整廢水的pH為3.5，加入適量的H2O2，導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)120 min后，考察H2O2投加量對COD去除效果的影響，結(jié)果如圖 2所示。

 圖2 H2O2投加量對COD去除效果的影響

　　由圖 2可見，當H2O2投加量在6 000～10 000 mg/L時，處理出水的平均COD≤4 000 mg/L，當H2O2投加量>10 000 mg/L時，處理出水的COD呈上升趨勢。向微電解處理的廢水中投加適量H2O2 溶液可與微電解反應(yīng)產(chǎn)生的 Fe2+組成 Fenton試劑，節(jié)省H2O2投加量，過多或過低的H2O2投加量均不利于反應(yīng)的順利進行。因此，綜合成本考慮控制H2O2投加量為6 000 mg/L。

　　2.3 微電解反應(yīng)時間對COD去除效果的影響

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，用酸調(diào)節(jié)廢水的pH為3.5，加入6 000 mg/L的H2O2，導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)一定時間后，考察微電解反應(yīng)時間對COD去除效果的影響，結(jié)果表明：鐵碳反應(yīng)從30 min開始，處理效果隨停留時間的延長而提高，但當?shù)竭_120 min以后，反應(yīng)基本停止，此時處理出水COD為 3 500 mg/L。這是因為隨著反應(yīng)時間的延長，形成越來越多的原電池，產(chǎn)生更多新生態(tài)的H+和Fe2+，微電解作用越來越明顯，然而鐵 、碳量是一定的，形成的原電池數(shù)量也一定 ，當新生態(tài)的H+和Fe2+ 達到上限時，即使反應(yīng)時間延長，微電解也不會發(fā)揮更大的作用，因此確定適宜的反應(yīng)時間為120 min。

　　2.4 微波功率對COD去除效果的影響

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，用酸調(diào)節(jié)廢水的pH為3.5，加入6 000 mg/L的H2O2，導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)120 min后，進入微波反應(yīng)器，調(diào)整一定的微波功率，反應(yīng)3 min，考察微波功率對COD去除效果的影響，結(jié)果如圖 3所示。

 圖3 微波功率對COD去除效果的影響

　　由圖 3可見，微波功率越高，COD去除效果越好。原因可能是隨著微波功率的提高，水中 Fe2+表面吸收的能量變大，在一定功率范圍內(nèi)隨著功率的升高，能量變大，因而去除率隨之提高。當微波功率為450 W 時，處理出水COD達到2 500 mg/L，當微波功率大于450 W 時，其COD降低不明顯。因此確定適宜的微波反應(yīng)功率為450 W。

　　2.5 微波反應(yīng)時間對COD去除率的影響

　　取1 000 mL橡膠助劑廢水，用酸調(diào)節(jié)廢水的pH為3.5，加入6 000 mg/L的H2O2，導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)120 min后，進入微波反應(yīng)器，調(diào)整微波功率為450 W，反應(yīng)一定時間后取出，調(diào)節(jié)廢水pH為9，靜置分層后，取微波直接出水和上清液分別分析COD，微波反應(yīng)時間對COD去除效果的影響如圖 4所示。

 圖4 微波反應(yīng)時間對COD去除效果的影響

　　由圖 4可見，處理出水COD隨著微波輻照時間的延長而降低，當微波輻照時間達到3 min以后，處理出水COD為2 500 mg/L，調(diào)節(jié)pH后的上清液COD 為480 mg/L，微波反應(yīng)3 min以后的處理出水COD下降平緩，處理效果趨于穩(wěn)定。這是因為廢水中含有一定量的亞鐵離子，而亞鐵離子是微波高損耗物質(zhì)，在微波場中能迅速升溫，初始反應(yīng)速度快，隨著微波輻照時間的延長反應(yīng)體系達到平衡，因此，綜合成本等因素考慮微波輻照時間控制為3 min。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　(1)確定了微波催化氧化處理橡膠助劑廢水的最佳工藝條件：控制廢水pH為3.5，加入6 000 mg/L H2O2后導(dǎo)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)120 min，調(diào)整微波功率450 W，微波輻照反應(yīng)3 min后，出水調(diào)節(jié)pH為9，靜置、分層后，分離出上清液，其出水COD≤500 mg/L，滿足污水綜合排放三級標準。

　　(2)針對該廢水的特點采用微波組合微電解及Fenton試劑共同處理的方法相對于其他處理方法，具有占地少、投資小等優(yōu)勢。但是，利用微波催化微電解氧化工藝中，微電解產(chǎn)生一定量的固廢，對于該工藝工業(yè)化實施還需要進一步優(yōu)化處理。

　　(3)微波組合微電解及Fenton試劑法為高濃度有機含鹽廢水的化學(xué)處理探索了一條新途徑。該方法在此類廢水處理中具有非常大的潛在應(yīng)用價值和優(yōu)勢，將會帶來極大的環(huán)境效益、社會效益與經(jīng)濟效益。

上一篇：反滲透膜有機污染的控制方法

下一篇：高鹽度含銅蝕刻廢液處理方法

相關(guān)文章