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芬頓氧化法處理含金剛烷胺廢水

文檔作者：鄒倩傅金祥姜浩宋凱文檔來源：沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月07日
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勞頓氧化法處理乍盒劇燒驂摩冰
鄒倩傅金祥姜浩宋凱
(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院遼寧沈陽110168)
摘要采用Fenton試劑氧化法處理舍金剛炕胺廢水．研究在不同反應(yīng)條件下Fenton試劑對金剛烷胺廢水COD的去除效
果，確定反應(yīng)的最佳條件。研究結(jié)果表明：pH值為3-4，反應(yīng)溫度為常溫(23～25。C)，H20：投加量為450mg／L，H202與Fe2+的質(zhì)量比為3左右，處理濃度為‰璣的含金剛烷胺廢水COD的去除率為30％以上，處理效果良好。因此，使用Fenton試劑氧化
金剛烷胺廢水的方法是可行的．
關(guān)鍵詞Fenton試劑金剛烷胺COD去除率
中圖分類號：X703．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2010)ol一0060—02
金剛烷胺是一種治療神經(jīng)性疾病的藥物．在臨床上能有
效地預(yù)防和治療各種A型流感病毒的感染。又稱i環(huán)癸胺。
是一種白色結(jié)晶性粉末。無臭無味，略溶于水。對光和空氣穩(wěn)
定。含有金剛烷胺的廢水具有高COD值、難生物降解等特
點，若不經(jīng)有效處理直接排放。將對水體造成極大的危害。然
而目前．國內(nèi)外尚無對金剛烷胺廢水處理的有效辦法．對此
進(jìn)行的研究也鮮有報道。因此．尋找一種合適的化學(xué)氧化方
法來處理含有金剛烷胺的廢水變的十分必要。
Fenton試劑是啞鐵離子和過氧化氫的組合．該試劑作為
強(qiáng)氧化劑的應(yīng)用已具有100多a的歷史．在精細(xì)化工、醫(yī)藥
化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境污染治理等方面得到廣泛的應(yīng)用。1964
年H．R．首次使用Fenton試劑處理苯酚及烷基苯廢水．開創(chuàng)
了Fenton試劑應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域的先例?。Fenton法作為
一種高級化學(xué)氧化法．其主要原理是利用亞鐵離子作為過氧
化氧的催化劑，反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧自由基(．OH)。．OH與
有機(jī)物反應(yīng)，碳連裂變，將有機(jī)物最終氧化為C02和H20，從
而使廢水的COD大大降低∞J．是一種很有效的廢水處理方
法。
l試驗材料及方法
1．1試驗儀器和試劑
試驗儀器：ZDP一150型振蕩培養(yǎng)箱；pH計；FAl004N電
子天平；DHG一9246A型烘箱：WFJ2100可見分光光度計。
試劑：30％過氧化氫，分析純；硫酸亞鐵(Fe2S04·7H20)，
分析純。
試驗?zāi)M廢水：試驗?zāi)M廢水為自配水．由東北制藥廠
生產(chǎn)的鹽酸金剛烷胺原料藥溶于水制的．配制水樣濃度為
600mgfL，溫度為窒溫(23—25。C)，pH為6．0。
1．2試驗方法
自配試驗廢水中有機(jī)物成分僅含有鹽酸金剛烷胺．因此
鹽酸金剛烷胺的含量多少與COD有著直接關(guān)系．試驗通過
COD的變化來反映金剛烷胺含量的變化情況。
分別量取100ml的水樣若干份，每份加入一定量的H202
和Fe：SO+7H20溶液，放置在振蕩培養(yǎng)箱內(nèi)振蕩，根據(jù)需要調(diào)
節(jié)轉(zhuǎn)速和溫度．反應(yīng)30min后取水樣上清液測定COD值。分
別確定H202和Fe“的最佳配比、Fenton試劑最佳投加量、最
佳反應(yīng)時間、溫度以及pH對COD去除效果的影響。
2試驗結(jié)果與討論
2．1 H扣，和Fp的最佳配比
固定H20：溶液的投加量不變，只改變Fe2SO+"7H20溶
液的投量，研究H：0瓜“不同配比對COD去除率的影響。試
驗結(jié)果如圖l所示：
圈1 H20打e“值對COD去除率的影響
由圖中可以看出，在H：0卯e“比值小于3時，隨著比值
的增大COD的去除率逐漸增大，H20加“比值為3時，金剛
烷胺的去除率達(dá)到了最大值約為300／o．之后繼續(xù)增大比值，
去除率反而減小。這說明H20：和Fe“投量對·OH的產(chǎn)生有
重要的影響．初始時Fe2+投加量過高，反應(yīng)一開始Fe“便與
H20：產(chǎn)生大量．OH，·OH未來得及與有機(jī)物反應(yīng)便發(fā)生了
副反應(yīng)：Fe2++．OH-+Fe“+OH一導(dǎo)致了·OH利用率下降；減少
Fe“投加量．去除率反倒降低。這主要是因為Fe2+投加量較
少．不利于反應(yīng)產(chǎn)生·OH．·OH過少影響了反應(yīng)的進(jìn)行。因此
反應(yīng)存在一個最佳的H202／Fe“比值，當(dāng)H20m2+-3時，處理
效果最好。因此試驗選定H20爪2+_3。
2．2 Fenton試劑最佳投加量的確定
固定H如打e2+的比值為3不變，向水樣中投加不同量的
H20：溶液和Fe。SO+·7H20溶液，按上述試驗步驟進(jìn)行操作，
基金項目：遼寧省自然科學(xué)基金項目(20062004)：建設(shè)部科技攻關(guān)項目(05—1(2—11)
作者簡介：鄒倩(1984．)．女。碩士生，主要從事水污染控制理論與技術(shù)研究。
．2010．N02． o
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o
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l，■t赳”口8
萬方數(shù)據(jù)
反應(yīng)30min，取水樣上清液測定COD值。結(jié)果如圖2所示：
田2 H202投加■對COD去除率的影響
由圖2可知，開始金剛烷胺的COD去除率隨著H20：投
加量的增加而不斷增大，當(dāng)H2()：投加量大于500meCL時．再
增加H20：投加量COD去除率反而下降。這主要是兇為在
H20：的濃度較低時，增加H202的投加量使生成的．OH量增
加，這時金剛烷胺的去除率明顯提高；當(dāng)H20：的投加量繼續(xù)
增加，H202濃度較高時。副反應(yīng)·OH+H20廣H20+H02·生成
的HO：．容易進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)H02-+·0H—H20+O：，從而不
僅消耗·OH，而且還使H20：無效分解，降低了COD去除率；
此外，H艦濃度過高還會將Fez+氧化成Fe“，而使氧化反應(yīng)
在Fe“的催化下進(jìn)行，降低了·OH的利用率。由圖知，H20：投
加量在400～500mg／L時．COD的去除率達(dá)到最大值．據(jù)此選
擇H20：投加量為450mg／L。
2．3反應(yīng)時間的影響
固定H20批2+的比值為3不變，H202投加量為450mg／
L，按上述試驗進(jìn)行。研究不同反應(yīng)時間對COD變化的影響。
如圖3所示。
弓
童
言
圖3時間對COD變化的影響
從圖中可以看出．在開始的10min．金剛烷胺的COD值
有所增加．這說明由于Fenton試劑較強(qiáng)的氧化作用使金剛
烷胺穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞．由難降解的大分子轉(zhuǎn)化成為
更多易于氧化降解的小分子．到反應(yīng)進(jìn)行到30min時．達(dá)到
了較好的降解效果．COD值明顯降低。因此選擇反應(yīng)時間在
30min下進(jìn)行．
2．4溫度對COD去除率的影響
保持H20加2+的比值為3不變，H202投加量為450mg／
L。反應(yīng)時問30min．調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。研究在不同溫度下COD
去除率的變化情況．
顯。在20～40℃內(nèi)。COD的去除率比較穩(wěn)定。保持在10％左
右；當(dāng)溫度高于40℃時，去除率略有增加，但增加幅度不大．這
說明溫度的升高有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但同時也加速H20，自身
的分解．考慮到實際應(yīng)用的需要．高溫增加了處理的成本同時
也較難控制．因此試驗選擇不調(diào)節(jié)溫度，在常溫下進(jìn)行。
2．5 pH值的影響
保持H20dFe2+的比值為3不變，H20：投加量為450m94
L。反應(yīng)時間30min，調(diào)節(jié)水樣的不同pH值。研究金剛烷胺
COD值隨不同pH的變化情況如圖5。
田5 pH對COD變化的影響
由圖5可知，pH在3~4時，金剛烷胺的COD降解的較
快。這與相關(guān)文獻(xiàn)中介紹的結(jié)論一致㈨】。這主要是因為：pH
過低時。H+是-OH的清除劑：H++·0H—H20，且過酸的環(huán)境
使H20：穩(wěn)定性增強(qiáng)，不利于·OH的產(chǎn)生；而pH過高時，H20：
分解速度過快。來不及與廢水中的有機(jī)物反應(yīng)．同時，H20：的
氧化電位與H+濃度有關(guān)(氧化還原反應(yīng)方程為：H20：+2H++
2e=2H：O)，當(dāng)H+濃度降低時，H20：的氧化電位降低?，按
Fenton氧化的機(jī)理。向不利于H20：生成．OH的方向進(jìn)行，同
時pH過高也會使Fe“生成Fe(OH)+、膠體或Fe20，無定形沉
淀．導(dǎo)致體系的催化和光化學(xué)活性下降或消失．同樣不利于．
OH的產(chǎn)生，因此試驗的最佳pH選擇在34。
3 結(jié)論
使用Fentoil試劑氧化金剛烷胺廢水的方法是可行的。
當(dāng)含金剛烷胺的廢水濃度為600mg／L時．Fenton試劑氧化的
最佳反應(yīng)條件為：調(diào)節(jié)反應(yīng)pH在3～4之間，H20：投加量為
450mg／L，在H202與Fd+的配比為3的條件下反應(yīng)進(jìn)行
30min．芬頓試劑對金剛烷胺COD的去除率最高，可達(dá)到
30％以上，過高或過低的H20：和Fe2+投加量都會使氧化效果
有不同程度的降低．試驗證明．溫度條件的改變對氧化反應(yīng)
的影響不大。
參考文獻(xiàn)
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3蘇榮軍．芬頓試劑、高錳酸鉀對餐飲業(yè)廢水的預(yù)氧化效果研究．環(huán)境
從圖4中可以看出，溫度對COD去除率的影響并不明4
圖4溫度對COD去除率的影響
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