Fenton-絮凝法处理6-硝还原废水

0 引言

6-硝基-1, 2重氮氧基萘-4-磺酸, 简称6-硝, 是黄色至棕黄色膏状物, 是一种重要的染料中间体, 用于制造酸性媒介黑染料和金属络合染料。6-硝生产过程的废水主要有两种:6-硝还原废水、1, 2, 4-酸氧体废水。6-硝还原废水主要来源于6-硝生产过程中还原转位工段, 此废水是萘系衍生物, 其组成复杂含多种有机物, 属于高浓度、高酸度、高含盐、深色度、难降解的有机废水, 是最难处理的染料废水之一, 很难采用一般的生化或物化方法处理[1,2]。目前6-硝废水的处理方法主要有吸附法、化学氧化法、混凝法、生化法, 应用较多的主要有两种:6-硝属于Lewis酸, 可以采用络合萃取法进行分离[3], 具有高效性和高选择性[4], 一般都使用N235/煤油体系进行萃取[5,6], 出水COD约600 mg/L, 但反萃液较难处理;另一种采用絮凝-Fenton试剂法处理1, 2, 4-酸氧体废水[7], 出水COD约600 mg/L, 但色度较深。文章采用二次Fenton-絮凝法处理6-硝还原废水, 出水COD约300 mg/L, 色度去除率达到96%。

1 实验

1.1 主要仪器和试剂

电动搅拌器;SHB-IIS型循环水式多用真空泵;电子分析天平;烧杯;数字酸度计;CLT-12型COD速测仪。

Fe SO4溶液 (30%) ;H2O2 (30%) ;Ca O (95%) ;Al2 (SO4) 3溶液 (20%) 。

1.2 6-硝还原废水指标

棕黑色, 酸值6.2, 含固率16%, 灰份8%, 色度19000倍, COD=18000mg/L。

1.3 实验方法

1.3.1 中和

分别称取100g水样, 搅拌加入Ca O, 调节不同的p H, 过滤, 测定各项指标。

1.3.2 Fenton-絮凝处理

分别称取100g中和滤液, 搅拌加原水调节不同的p H, 加一定量的Fe SO4溶液和H2O2, 静置, 反应结束后加Ca O调节p H, 加Al2 (SO4) 3溶液回调p H, 过滤, 测定各项指标。取一次处理后滤液, 用原水回调p H, 加一定量的Fe SO4溶液和H2O2, 静置, 加Ca O调节p H, 加Al2 (SO4) 3溶液回调p H, 过滤, 出水测定各项指标。

2 结果与讨论

2.1 中和过程p H的影响

用Ca O分别调节废水p H为7、8、9、10、11、12, 过滤。通过这组试验发现Ca O对废水有絮凝作用, 能带出一部分有机物, COD变化见表1。

从表中可以看出, p H=11或12时, COD去除效果最好, 但考虑两者相差不大, 所以选择p H=11过滤。

2.2 Fenton-絮凝的影响因素

经过中和过滤后的废水COD=12150 mg/L, 色度18000倍, 现采用Fenton-絮凝法进一步处理。

2.2.1 芬顿试剂氧化时p H

分别取100g中和滤液, 原水调节p H不同数值, 加1g Fe SO4溶液和1.5g H2O2, 静置, 加Ca O调p H=9.5, 加Al2 (SO4) 3溶液回调p H=7, 过滤, 结果见表2。

从表中可以确定, 最佳条件为p H=2.5, 此时出水COD和色度都最低。

2.2.2 Fe SO4溶液的投加量

每100g中和滤液, 调p H=2.5, 加不同量的Fe SO4溶液, 加1.5g H2O2, 静置, 反应结束后加Ca O调p H=9.5, 加Al2 (SO4) 3溶液回调p H=7, 过滤, 结果见表3。

从表中可以确定, 最佳Fe SO4溶液的投加量为1.0g, 加大量后, COD降低不明显, 但色度倍数增加较多。

2.2.3 H2O2的投加量

每100g中和滤液, 调p H=2.5, 加1.0g Fe SO4溶液, 加不同量的H2O2, 静置, 反应结束后加Ca O调p H=9.5, 加Al2 (SO4) 3溶液回调p H=7, 过滤, 结果见表4。

从表中可以看出, 随H2O2投加量的增多, COD和色度都降低, 1.5g以后效果不明显, 从节约成本上考虑, 确定H2O2投加量为1.5g。

2.2.4 氧化方式

Fenton反应主要是以亚铁离子为催化剂, 和H2O2发生一系列反应:

通过以上反应, 不断产生羟基自由基HO·, 使得整个体系具有强氧化性, 空气进入会减慢自由基的产生, 却加快H2O2自身分解, 所以选择静置氧化法, 可提高H2O2的利用率。

2.2.5 絮凝

氧化后的废水p H=2.0~3.0, 用Ca O中和产生沉淀, 但沉淀颗粒细小, 过滤时容易渗漏, 滤液放置一段时间后, 会出现返色, 从无色变成黄色。Al2 (SO4) 3溶于水后能使水中的细小微粒和自然胶粒凝聚成大块絮状物, 易于过滤, 从而自水中除去, 控制水的颜色。因为Al2 (SO4) 3溶液是弱酸性, 所以实验中采用Ca O调节废水p H=9~10, 再加入Al2 (SO4) 3溶液回调p H=7, 絮凝效果明显, 滤液接近无色, 且无微粒析出, 不返色。

2.2.6 二次氧化

经过一次氧化-絮凝, 确定处理100g废水最佳条件p H=2.5, Fe SO4溶液1.0g, H2O21.5g, 用Ca O和Al2 (SO4) 3溶液中和。出水COD=2050mg/L, 色度3100倍。二次氧化采用相同处理条件, 出水COD=300mg/L, 色度200倍。

3 结语

二次Fenton-絮凝法处理6-硝还原废水的最佳处理工艺:100g废水加Ca O调p H=11, 过滤;出水用原水调节p H=2.5, 加1.0g Fe SO4溶液和1.5g H2O2, 搅拌均匀后静置, 反应结束加Ca O调p H=9.5, 加Al2 (SO4) 3溶液调p H=7, 过滤;出水用原水调节p H=2.5, 加1.0g Fe SO4溶液和1.5g H2O2, 搅拌均匀后静置, 反应结束加Ca O调p H=9.5, 加Al2 (SO4) 3溶液调p H=7, 过滤。出水COD=300mg/L, 色度200倍, 去除率都达到96%以上, 大大提高可生化性, 是较好的预处理方法。

摘要：文章采用二次Fenton-絮凝法处理6-硝 (6-硝基-1, 2重氮氧基萘-4-磺酸) 生产过程中还原转位工段所产生的1-2-4酸母液, 确定了最佳处理条件。6-硝还原废水用石灰中和过滤, 原水调节p H, 经过一次Fenton试剂处理, 用石灰和硫酸铝作为絮凝剂絮凝过滤;出水用原水调节p H, 再次Fenton-絮凝处理, 出水COD从18000mg/L降低到300mg/L, 色度基本去除。

关键词：6-硝还原废水,中和,二次,静置,Fenton-絮凝

参考文献

[1] 章杰, 张皆怡.我们染料工业的现状和发展[J].现代化工, 2000, 20 (1) :2-5.

[2] 罗钰言.中国染料工业科技开发现状与发展对策[J].精细化工, 1996, 13 (6) :8-11.

[3] 杨义燕, 孙彦.有机磺酸类化合物络合萃取研究[J].环境化学1998, 17 (1) :24-28.

[4] King C J.Handbook of Separation Process Technology[M].Rowseau R W, ed.New York:John Wiley&Sons, 1987, 760-774.

[5] 原金海, 张敏.三辛胺/正辛醇/煤油体系络合萃取处理6-硝生产废水[J].工业安全与环保, 2011, 37 (4) :9-11.

[6] 韩亚文, 祝万鹏, 杨志华.1, 2, 4-酸生产废水资源化技术研究[J].环境污染与防治, 2002, 24 (2) :3-6.

[7] 谭世语, 黄映如.絮凝-Fenton试剂法对1, 2, 4-酸氧体废水预处理的实验研究[J].工业水处理, 2008, 28 (7) :24-26.