Fenton试剂在造纸废水处理中的应用

Fenton试剂在造纸废水处理中的应用

Fenton试剂的反应机理及其在造纸废水处理中的应用随着我国工农业的迅猛发展,水中有毒或难降解的有机物成分越来越多,而如何处理这类物质并提高其处理效果成为水处理行业中较为关注的课题。Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术,具有操作过程简单、反应物易得、无须复杂设备且对环境友好性等优点,已被逐渐应用于染料、防腐剂、显相剂、农药等废水处理工程中，具有很好的应用前景。1894年Fenton首次发现有机物在H2O2与Fe2+组成的混合溶液中能被迅速氧化,并把这种混合体系称为标准Fenton试剂,Fenton标准试剂自出现以后就得到了广泛的研究和应用,后来人们发现这种混合体系所表现出的强氧化性是因为Fe2+的存在有利于H2O2分解产生出·OH的缘故。标准Fenton试剂是由H2O2与Fe2+组成的混合体系，它通过催化分解H2O2产生的·OH进攻有机物分子夺取氢，将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为CO2和H2O等无机物，其化学反应方程式为：溶液的PH值、反应温度、H2O2浓度和Fe2+的浓度是影响氧化效果的主要因素。一般来讲，Fenton试剂的氧化性在PH值3到5之间最佳，PH值的升高或降低，将影响溶液中铁的形态分布，降低催化反应能力。反应温度升高，降解速度加快，去除率增加但并不明显。在反应过程中，Fenton试剂存在一个最佳的H2O2与Fe2+投加量比，过量的H2O2会与·OH发生反应（4）。过量的Fe2+会与·OH发生反应（5），生成的Fe3+有可能引发反应（6）和（7）n制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅取决于纸浆的方法，也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、矿渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等；废水中COD主要来源于制浆蒸煮工序，如纤维素分解生成的糖类、醇类、有机酸等，；废水中的COD和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物；造纸工业废水的特点是废水排放量大，COD高，废水中纤维悬浮物多，而且含二价硫和带色，并有硫醇类恶臭气味。Fenton法是高级氧化法的一种，由于Fenton试剂氧化处理成本过高，因此在实际处理制浆造纸废水中多采用先生物处理后Fenton试剂氧化的处理方法。考虑到晚期造纸废水有机物浓度相对较低，本厂采用Fenton试剂直接对造纸废水进行深度处理。本处理过程中进水COD在230mg/L到250mg/L，SS在30mg/L到40mg/L，双氧水（H2O2、质量分数27.5%），氯化亚铁（FeCl2、质量分数20%），石灰乳（Ca（OH）），液体PAM其中石灰乳用于调节出水PH值，液体PAM提高污泥的絮凝效果。在实际处理过程中，由于进水量不断变化，加药量也随之不断变化，会出现以下几种现象，现将其原因分析如下：一、双氧水与氯化亚铁都处于最佳投加量加入药品后，废水由浅黑色转变为浅黄色，可以看见水中出现絮凝污泥，PH值处于3到4之间，在加入石灰乳后废水由浅黄色转变为红褐色，加入PAM后，废水中污泥迅速沉淀，上清液清澈透明。废水COD迅速降低达到60mg/L以下。其中为红褐色沉淀二、双氧水投加过量n加入后产生大量的泡沫，废水中污泥沉淀缓慢，污泥中有大量气泡同时污泥出现上浮现象。COD去除率降低，长时间过量，沉淀池中出现浮泥，池中处理过的废水变黄变浑浊。减少了·OH的浓度，使COD的去除率降低三、氯化亚铁投加过量加入石灰乳后废水由浅黄色转变为灰绿色，絮凝效果好，加入PAM后沉淀迅速，上清液清澈透明。经过一段时间逐渐变黄变浑浊，COD去除率低。纯氢氧化亚铁是白色的但一般很难看到，因为溶液中溶解有氧气且反应体系（开放性的体系）与外界存在着物质交换与能量交换，不断有空气中的氧气溶解到溶液中，新生成的氢氧化亚铁很快就被氧化成氢氧化铁，被氧化了的氢氧化亚铁与刚生成的氢氧化亚铁组成的混合物：一些灰绿色的絮状沉淀。四、两种药剂都投加过量废水由浅黑色转变为深黄色同时产生大量泡沫，絮凝效果很差成碎末状或不絮凝，污泥沉淀缓慢，废水COD去除率低，浪费了大量的药剂。五、两种药剂投加量都不足加药后废水颜色变化不大，颜色发黑，絮凝效果良好，污泥沉淀迅速，上清液颜色发黄，废水COD去除率低。石灰乳的投加量根据出水PH值确定，调节出水PH值在6到7之间最佳。液体PAM的投加量根据污水絮凝效果确定，在前面各种药剂都按正常投加量的情况下，尽量使污泥絮凝效果达到最好，从而确定最佳投加量。结论：Fenton试剂对一些难降解的有机物有较好的降解效果，n在对造纸废水进行深度处理中，通过投加一定量的Fenton试剂，使废水中的有机物发生部分氧化、耦合或聚合，形成分子量不太大的中间产物，有效的改善了难降解有机物的可生化性、溶解性及混凝沉淀性，使造纸废水的COD由230—250降到60以下，使处理过的造纸废水可以达标排放。由于Fenton试剂反应条件受到H2O2与Fe2+浓度、PH值、温度等反应条件的影响，因此实际应用过程中一定要注意各药剂的投加量，确保保持在最佳投加量，使其达到最好的降解效果。