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Fenton試劑處理制藥廠廢水研究

文檔作者：程銀芳陳芳文檔來源：湖北師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院			點(diǎn) 擊數(shù)：
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2012年1月 程銀芳等．Fenton試劑處理制藥廠廢水研究 31
Fenton試劑處理制藥廠廢水研究
程銀芳，陳 芳
(湖北師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，黃石435002)
[摘要] 采用Fenton試劑對(duì)制藥廠廢水進(jìn)行催化氧化處理，分別考察了溶液pH、催化劑
FeSO ·7H O用量、H O：(30％)用量、反應(yīng)時(shí)間、H202投加次數(shù)及TiO2用量對(duì)制藥廠廢水處理效
果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溶液pH為2．5，H O (30％)用量為12 mL，F(xiàn)eSO ·7H O用量為0．6 g，反
應(yīng)時(shí)間為2．5 h，雙氧水投加3次及TiO：用量0．10 g時(shí)，制藥廠廢水COD 的處理效果最佳。實(shí)驗(yàn)
結(jié)果還表明，TiO 一Fenton試劑復(fù)合體系對(duì)制藥廠廢水的處理效率并不優(yōu)于Fenton試劑對(duì)制藥廠
廢水處理效率。
[關(guān)鍵詞] 制藥廠廢水Fenton試劑TiO 催化氧化
醫(yī)藥廢水具有組成復(fù)雜、水量和水質(zhì)變化大、
色度高、難生化降解物質(zhì)濃度高等特點(diǎn)。對(duì)該類
廢水的處理，目前國(guó)內(nèi)外仍處于實(shí)驗(yàn)探索階段，主
要采用厭氧生化處理法和厭氧一好氧生化處理
法。雖然應(yīng)用這些方法取得了較好的效果，但仍
存在不少缺點(diǎn)，如投資大，處理周期長(zhǎng)，受季節(jié)影
響大，有異味產(chǎn)生，處理效果不穩(wěn)定。浙江工業(yè)大
學(xué)的黃新文等首次嘗試用吸附一混凝一紫外光催
化氧化法處理醫(yī)藥廢水，取得了令人滿意的效果，
并為后人處理醫(yī)藥廢水開辟了一條新途徑¨I4 。
筆者首次嘗試用先混凝，再用Fenton試劑對(duì)制藥
廠廢水進(jìn)行催化氧化處理，取得了較好的結(jié)
果 一 。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1 廢水來源及組成
實(shí)驗(yàn)用廢水取自湖北某制藥廠的廢水總排放
口。水樣渾濁，土黃色表面漂浮著一層懸浮物質(zhì)，
味道很濃，具有刺激性氣味，廢水樣COD：／濃度為
4～8 g／L。
1．2 實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器
硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)；H2O2(30％)；聚
丙烯酰胺；濃硫酸等。
COD消解儀；PHS一3S型精密pH計(jì)；分析天
平；真空抽濾泵。
1．3 實(shí)驗(yàn)方法
1．3．1 廢水預(yù)處理
先用NaOH溶液調(diào)節(jié)水樣的pH至8—9，然
后用高分子絮凝劑使水樣中的懸浮物沉降下來，
為使快速沉降，采用抽濾的方法，最后取抽濾液
分析。
1．3．2 Fenton試劑催化氧化方法
在250 mL燒杯中加入100 mL水樣，用
NaOH或H SO 調(diào)節(jié)溶液的pH，加入FeSO 后，
邊攪拌邊加入H：O：，反應(yīng)一定時(shí)間后，調(diào)節(jié)溶液
pH至8～9，待溶液澄清分層后，取上清液分析。
1．4 分析方法
COD的測(cè)定采用標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法，pH值采
用PHS一3S型精密pH計(jì)。
2 結(jié)果與討論
2．1 溶液pH對(duì)廢水處理效果的影響
控制FeSO4·7H2O用量0．45 g，H2O2(30％)
的用量為10 mL，反應(yīng)時(shí)間為4 h的催化氧化反應(yīng)
條件不變，調(diào)節(jié)溶液的pH，考察溶液pH對(duì)廢水
處理的影響，結(jié)果見圖1。
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圖1 溶液pH對(duì)廢水處理效果的影響
由圖1可見，當(dāng)溶液的pH為2．5時(shí)，廢水處
收稿日期：201l—l1一O8。
作者簡(jiǎn)介：程銀芳，高級(jí)講師，主要從事環(huán)境工程的研究工作。
32 A N
細(xì)
CES
石
IN FI
油
NE P
化
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工
OCH
進(jìn)
EMIC
展
ALS
ADVA 第’ l3卷一第 ’1?期
理效果最好。其原因是溶液pH的變化直接影響
Fe“
，F(xiàn)e“ 的絡(luò)合平衡體系，從而影響Fenton試
劑的氧化能力；Fenton試劑是在溶液pH呈酸性
條件下發(fā)生作用，在中性和堿性環(huán)境中Fe 不能
催化H：O 產(chǎn)生羥基自由基，按照經(jīng)典的Fenton
試劑反應(yīng)理論，溶液pH升高不僅抑制了·OH的
產(chǎn)生，而且使溶液中Fe“ 以氫氧化物的形式沉淀
而失去催化能力。當(dāng)溶液pH過低時(shí)，溶液中H
濃度過高，F(xiàn)e¨ 不能順利地被還原為Fe¨ ，催化
反應(yīng)受阻 ’m J，因此，溶液pH選擇2．5較合適。
2．2 FeSO4·7H2O用量對(duì)廢水處理效果的影響
控制溶液的pH為2．5，H：O (30％)的用量
為10 mL，反應(yīng)時(shí)間為4 h的催化氧化反應(yīng)條件不
變，僅改變FeSO4·7H2O用量，考察FeSO4·7H2O
用量對(duì)廢水處理效果的影響，結(jié)果見圖2。
槲
凸
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圖2 FeSO ·7H O用量對(duì)廢水處理效果的影響
由圖2可見，F(xiàn)eSO ·7H O的最佳用量為0．6
g，F(xiàn)eSO ·7H O的用量過少或過多，廢水的處理效
果均會(huì)下降，其原因是在Fe¨濃度較低時(shí)，隨著
Fe 濃度升高，單位量雙氧水產(chǎn)生的羥基自由基
增加，且所產(chǎn)生的羥基自由基全部參與了與有機(jī)
物的反應(yīng)；當(dāng)Fe 濃度過高時(shí)，部分雙氧水發(fā)生
無效分解，釋放出氧氣，廢水處理效果反而下降，
因此，F(xiàn)eSO ·7H，O用量選擇0．6 g較合適。
2．3 H：O 用量對(duì)廢水處理效果的影響
控制溶液pH為2．5，F(xiàn)eSO ·7H O用量為
0．6 g，反應(yīng)時(shí)間為4 h的催化氧化反應(yīng)條件不
變，僅改變H：O：(30％)的用量，考察H O
(30％)用量對(duì)廢水處理效果的影響，結(jié)果見圖3。
由圖3可見，當(dāng)H2O (30％)用量為12 mL
時(shí)，COD去除率達(dá)75％ 的最高值，雙氧水的用量
過少或過多，廢水的處理效果均會(huì)下降，其原因是
在Fe¨ 一H：O 體系中存在以下反應(yīng)：
· OH + H2O2— H2O + HO2·
HO2· O2一+ H
雙氧水用量／g
圖3 H o 用量對(duì)廢水處理效果的影響
在H：O 濃度較低時(shí)，上述反應(yīng)可以忽略，隨
著H：O：的濃度增加，產(chǎn)生的羥基自由基也增加，
產(chǎn)生的·OH全部參與了與有機(jī)物的反應(yīng)，因此
廢水COD 的去除率隨H：O 用量的增加而增大；
當(dāng)H：O 的濃度過高時(shí)，則必須考慮上述反應(yīng)，部
分H O 發(fā)生無效分解，釋放出氧氣，因而廢水的
處理效果反而下降，因此，H：O 用量選擇12 mL
較合適。
2．4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響
控制溶液的pH為2．5，F(xiàn)eSO ·7H O用量為
0．6 g，H O (30％)的用量為12 mL的催化氧化
反應(yīng)條件不變，僅改變反應(yīng)時(shí)間，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)
廢水處理效果的影響，結(jié)果見圖4。
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稍
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反應(yīng)時(shí)間／ll
圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響
由圖4可見，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)2．5 h后，廢水中
有機(jī)物已基本氧化，因此，反應(yīng)時(shí)間選擇2．5 h較
合適。
2．5 H：O：投加次數(shù)對(duì)廢水處理效果的影響
控制溶液的pH為2．5，F(xiàn)eSO ·7H：O用量
0．6 g，H O (30％)的用量12 mL，總反應(yīng)時(shí)間為
2012年1月 程銀芳等．Fenton試劑處理制藥廠廢水研究 33
6 h，將雙氧水按一定的時(shí)間間隔加入，改變H O：
加入次數(shù)，考察H O：加入次數(shù)對(duì)廢水處理效果
的影響，結(jié)果見圖5。
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雙氧水投加次數(shù)
圖5 H：o：投加次數(shù)對(duì)廢水處理效果的影響
由圖5可見，當(dāng)H O 投加3次時(shí)，廢水的處
理效果最好。當(dāng)H O 的投加次數(shù)小于3時(shí)，隨
著投加次數(shù)的增加COD去除率略有提高；當(dāng)
H：O 的投加次數(shù)大于3時(shí)，COD去除率隨投加
次數(shù)的增加而降低。其原因是：H O：分批投加
時(shí)，[H O ]／[Fe ]相對(duì)降低，即催化劑濃度相
對(duì)提高，從而使H：O 產(chǎn)生的羥基自由基增加，提
高了雙氧水的利用率，進(jìn)而提高了總的氧化效果；
當(dāng)投加3次以上時(shí)，由于最后一次投加的雙氧水
與有機(jī)物的反應(yīng)時(shí)間過短，H：O 尚未完全利用
(實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表現(xiàn)為仍有大量的氣泡產(chǎn)生)，因而降
低了廢水總的氧化效果，因此，H O 投加次數(shù)選
擇3次為宜。
2．6 Tio：用量對(duì)廢水處理效果的影響
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二氧化鈦用量／g
圖6 TiO：用量對(duì)廢水處理效果的影響
控制溶液的pH為2．5，F(xiàn)eSO ·7H：O用量為
0．6 g，H O (30％)總量為12 mL，反應(yīng)時(shí)間2．5 h
的催化氧化反應(yīng)條件不變，只改變TiO 粉末用
量，考察TiO：用量對(duì)廢水處理效果的影響，結(jié)果
見圖6【l1]。當(dāng)TiO2用量為0．10 g時(shí)，COD 的去
除率已達(dá)62％的最大值，再增加TiO 用量，COD
去除率基本無變化，因此，TiO 用量選擇0．10 g
較合適。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，TiO：一Fenton試劑體
系對(duì)制藥廠廢水處理效率并不優(yōu)于Fenton試劑
體系。
3 結(jié)論
(1)Fenton試劑處理制藥廠廢水，最佳適宜
條件為：溶液pH為2．5，F(xiàn)eSO ·7H2O用量為
0．6 g，H2O (30％)的用量為12 mL，反應(yīng)時(shí)間為
2．5 h，H2O2投加3次，TiO2用量為0．10 g。
(2)TiO 一Fenton試劑體系對(duì)制藥廠廢水催
化氧化處理效率沒有明顯高于Fenton試劑體系
的催化氧化效率。
[2]
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細(xì)
CES
石
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油
INE P
化
ETR
工
OCH
進(jìn)
EMIC
展
ALS
ADVA 第 l3卷第 1期
Treatment of Pharm aceutical W astewater with Fenton Reagent
Cheng Yingfang Chen Fang
(College of Chemistry and Environmental Engineering，Hubei Normal University，Huangshi 4351X)2)
[Abstract] Pharmaceutical wastewater was oxidated catalitically using Fenton reagent．The effects of treatment
conditions such as pH value of solution，dosage of FeSO4·7H2O，H2O2 solution with content of 30％ ，and
TiO2，reaction time and addition times of H2 O2，on the removal rate of COD were examined．The result showed
the best treatment effect was obtained under the conditions as~llows：pH =2．5，dosages of FeSO4·7 H2 O，
H2O2 solution with content of 30％ ，and TiO2 were 0．6 g，12 mL，0．10 g respectively，reation time of 2．5 hours
and times for adding H2 O2 solution of 3．The result also showed that the treatment efficiency for treating phar—
maceutical wastewater using TiO2一Fenton composite system is not better than that only using Fenton reagent．
[Key words] pharmaceutical wastewater；Fenton reagent；titania；TiO2 catalyzed oxidation
Ceresana公司預(yù)測(cè)2018年全球生物塑料市場(chǎng)增長(zhǎng)至28億美元
市場(chǎng)研究公司Ceresana于201 1年12月29日發(fā)布預(yù)測(cè)報(bào)告，全球生物塑料市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率為17．
8％ ，2018年?duì)I業(yè)收入將達(dá)到28億美元。2010年歐洲生物塑料占最大市場(chǎng)份額，約達(dá)48％ ，其次是北
美和亞太地區(qū)。
在未來8年內(nèi)，世界各地區(qū)的需求所占份額將會(huì)有顯著改變。
Ceresana預(yù)測(cè)，亞太和南美兩個(gè)地區(qū)將大大影響生物塑料市場(chǎng)。由于消費(fèi)和生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，亞太
地區(qū)將擴(kuò)大其生物塑料需求份額。因此，亞太地區(qū)將幾乎會(huì)達(dá)到與歐洲和北美相同的水平。此外，南美
將強(qiáng)勁增長(zhǎng)，主要因?yàn)榘臀魃a(chǎn)將有大量增加。
各種類型生物塑料的需求趨勢(shì)呈現(xiàn)出顯著的地域差異。雖然聚乳酸(PLA)在北美的需求預(yù)計(jì)將以
年率12％ 上升，而亞太地區(qū)的年增速將近17％ 。
2010年，大多數(shù)的需求為淀粉基塑料，其次是PLA。其他生物基塑料(PHA／PHB，纖維素，PBS)以
及化石基生物降解塑料占全球需求僅不到17％。因此，生物降解塑料主導(dǎo)生物塑料市場(chǎng)，約占92％的
份額?；诳稍偕Y源的非生物降解塑料，預(yù)測(cè)市場(chǎng)份額將增大，從2010年占8％提高到2018年占
47％ 以上。
該研究還分析了生物塑料消費(fèi)將在各個(gè)市場(chǎng)中得到發(fā)展。目前全球最重要的買家為塑料袋制造
商，松散填充排名第二，再其次是包裝和薄膜。汽車和電子行業(yè)以及其他應(yīng)用，如餐飲產(chǎn)品、衛(wèi)生產(chǎn)品、
紡織品、運(yùn)動(dòng)休閑產(chǎn)品，僅占全球需求的1／5不到。
雖然預(yù)計(jì)塑料袋和松散填充在今后幾年內(nèi)將會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，包裝和薄膜以及汽車和電子產(chǎn)品將會(huì)
有最大的增長(zhǎng)。由于可生物降解產(chǎn)品可使產(chǎn)品范圍延伸拓展，為此這些領(lǐng)域預(yù)計(jì)年增加率達(dá)30％
以上。
Green Carcongress．201 1—12—30

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