Fenton試劑在造紙廢水處理中的應(yīng)用

1、Fenton試劑的反應(yīng)機理及其在造紙廢水處理中的應(yīng)用隨著我國工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展, 水中有毒或難降解的有機物成分越來越多, 而如何處理這類物質(zhì)并提高其處理效果成為水處理行業(yè)中較為關(guān)注的課題。Fenton試劑是一種常用的高級氧化技術(shù),具有操作過程簡單、反應(yīng)物易得、無須復(fù)雜設(shè)備且對環(huán)境友好性等優(yōu)點, 已被逐漸應(yīng)用于染料、防腐劑、顯相劑、農(nóng)藥等廢水處理工程中，具有很好的應(yīng)用前景。1894年Fenton首次發(fā)現(xiàn)有機物在H2O2與Fe2+組成的混合溶液中能被迅速氧化, 并把這種混合體系稱為標(biāo)準Fenton試劑, Fenton標(biāo)準試劑自出現(xiàn)以后就得到了廣泛的研究和應(yīng)用, 后來人們發(fā)現(xiàn)這種混合體系所表現(xiàn)出的強氧

2、化性是因為Fe2+的存在有利于H2O2分解產(chǎn)生出·OH 的緣故。標(biāo)準Fenton試劑是由H2O2與Fe2+組成的混合體系，它通過催化分解H2O2產(chǎn)生的·OH進攻有機物分子奪取氫，將大分子有機物降解為小分子有機物或礦化為CO2和H2O等無機物，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：溶液的PH值、反應(yīng)溫度、H2O2濃度和Fe2+的濃度是影響氧化效果的主要因素。一般來講，F(xiàn)enton試劑的氧化性在PH值3到5之間最佳，PH值的升高或降低，將影響溶液中鐵的形態(tài)分布，降低催化反應(yīng)能力。反應(yīng)溫度升高，降解速度加快，去除率增加但并不明顯。在反應(yīng)過程中，F(xiàn)enton試劑存在一個最佳的H2O2與Fe2+投加量

3、比，過量的H2O2會與·OH發(fā)生反應(yīng)（4）。過量的Fe2+會與·OH發(fā)生反應(yīng)（5），生成的Fe3+有可能引發(fā)反應(yīng)（6）和（7）制漿造紙廢水的成分很復(fù)雜，其組分不僅取決于紙漿的方法，也取決于所產(chǎn)品種和原料種類等多種因素。造紙工業(yè)廢水中的懸浮物質(zhì)主要來自備料工段的樹皮、草屑、泥沙以及隨水排放的爐灰、礦渣、制漿造紙各工序流失的纖維、填料等；廢水中COD主要來源于制漿蒸煮工序，如纖維素分解生成的糖類、醇類、有機酸等，；廢水中的COD和著色物質(zhì)主要來源于制漿蒸煮工序的木素及其衍生物；造紙工業(yè)廢水的特點是廢水排放量大，COD高，廢水中纖維懸浮物多，而且含二價硫和帶色，并有硫醇類惡臭氣味

4、。Fenton法是高級氧化法的一種，由于Fenton試劑氧化處理成本過高，因此在實際處理制漿造紙廢水中多采用先生物處理后Fenton試劑氧化的處理方法?？紤]到晚期造紙廢水有機物濃度相對較低，本廠采用Fenton試劑直接對造紙廢水進行深度處理。本處理過程中進水COD在230mg/L到250mg/L，SS在30mg/L到40mg/L，雙氧水（H2O2、質(zhì)量分數(shù)27.5%），氯化亞鐵（FeCl2、質(zhì)量分數(shù)20%），石灰乳（Ca（OH），液體PAM其中石灰乳用于調(diào)節(jié)出水PH值，液體PAM提高污泥的絮凝效果。在實際處理過程中，由于進水量不斷變化，加藥量也隨之不斷變化，會出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象，現(xiàn)將其原因分析如

5、下：一、雙氧水與氯化亞鐵都處于最佳投加量加入藥品后，廢水由淺黑色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色，可以看見水中出現(xiàn)絮凝污泥，PH值處于3到4之間，在加入石灰乳后廢水由淺黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，加入PAM后，廢水中污泥迅速沉淀，上清液清澈透明。廢水COD迅速降低達到60mg/L以下。其中為紅褐色沉淀二、雙氧水投加過量加入后產(chǎn)生大量的泡沫，廢水中污泥沉淀緩慢，污泥中有大量氣泡同時污泥出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。COD去除率降低，長時間過量，沉淀池中出現(xiàn)浮泥，池中處理過的廢水變黃變渾濁。 減少了·OH的濃度，使COD的去除率降低三、氯化亞鐵投加過量加入石灰乳后廢水由淺黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，絮凝效果好，加入PAM后沉淀迅速，上清液清澈

6、透明。經(jīng)過一段時間逐漸變黃變渾濁，COD去除率低。 純氫氧化亞鐵是白色的但一般很難看到， 因為溶液中溶解有氧氣且反應(yīng)體系（開放性的體系）與外界存在著物質(zhì)交換與能量交換，不斷有空氣中的氧氣溶解到溶液中，新生成的氫氧化亞鐵很快就被氧化成氫氧化鐵，被氧化了的氫氧化亞鐵與剛生成的氫氧化亞鐵組成的混合物：一些灰綠色的絮狀沉淀。 四、兩種藥劑都投加過量廢水由淺黑色轉(zhuǎn)變?yōu)樯铧S色同時產(chǎn)生大量泡沫，絮凝效果很差成碎末狀或不絮凝，污泥沉淀緩慢，廢水COD去除率低，浪費了大量的藥劑。 五、兩種藥劑投加量都不足加藥后廢水顏色變化不大，顏色發(fā)黑，絮凝效果良好，污泥沉淀迅速，上清液顏色發(fā)黃，廢水COD去除率低。石灰乳的投加量根據(jù)出水PH值確定，調(diào)節(jié)出水PH值在6到7之間最佳。液體PAM的投加量根據(jù)污水絮凝效果確定，在前面各種藥劑都按正常投加量的情況下，盡量使污泥絮凝效果達到最好，從而確定最佳投加量。結(jié)論：Fenton試劑對一些難降解的有機物有較好的降解效果，在對造紙廢水進行深度處理中，通過投加一定量的Fenton試劑，使廢水中的有機物發(fā)生部分氧化、耦合或聚合，形成分子量不太大的中間產(chǎn)物，有效的改善了難降解有機物的可生化性、溶解性及混凝沉淀性，使造紙廢水的COD由230250降到60