Fenton试剂处理有机磷农药废水pH值影响的研究

Fenton试剂处理有机磷农药废水pH值影响的研究

陆少云

陆少云

潮州市环境保护研究所广东潮州521011

摘要：本论文对Fenton试剂处理有机磷农药废水进行了初步的研究，讨论了pH值对COD去除率的影响。实验结果表明，pH值为3时，处理效果最好，有机磷农药废水COD去除率较高，可达80.24%。

关键词：Fenton试剂；有机磷农药废水；pH值；羟基自由基

前言

此论文的研究方向主要是化学氧化法，即研究Fenton试剂处理有机磷农药废水的条件。而研究的对象是过氧化氢+亚铁离子（H2O2+Fe2+）系统处理有机磷农药废水，探讨该系统的氧化条件。影响该系统氧化的因素主要是pH值、亚铁离子投加量与过氧化氢投加量之比、过氧化氢投加量与有机物浓度之比、反应时间以及反应温度。但由于实验条件的限制，本论文只研究pH值对Fenton体系氧化特性的影响。

1．本实验的理论依据

1.1.反应机理

Fenton试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有Fe2+和H2O2，H2O2被亚铁离子催化分解生成羟基自由基（?OH），并引发其他更多的自由基。

羟基自由基具有极强的氧化能力，主要是因为：

1）羟基自由基是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位（E）为2.80V，在已知的氧化剂中仅次于F2。

羟基自由基?OH的标准电位与其它强氧化剂的比较如下表1：

2）具有较高的电负性或电子亲和能（569.3kJ），容易进攻电子云密度点，同时?OH的进攻具有一定的选择性。

3）?OH还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键，否则，将发生加成反应。

1.2．pH值的影响

pH值是影响Fenton试剂处理效果的重要因素之一，它主要是在酸性条件下发生作用的，按照经典的Fenton试剂反应理论，在中性及碱性环境中，Fe2+不能催化H2O2产生?OH。研究者普遍认为，当pH在2~6范围内时，废水的处理效果较好。但针对不同的工业废水，其适宜的pH值范围不尽相同，本论文就针对有机磷农药废水来研究pH值的影响。

2．实验情况

2.1仪器与药品

实验仪器：500mL全玻璃回流装置、磁力加热搅拌器79-1。

实验水样：含有机磷农药废水（COD值为1000~1200，pH值为8~9）。

试剂（均为市售分析纯试剂）：14%FeSO4?7H2O溶液（每毫升溶液中约含Fe2+32mg）、30%H2O2溶液（每毫升溶液中约含333mgH2O2）。

2.2COD测试方法

本论文所做的试验部分COD的测试方法为重铬酸钾法。

1）取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）置于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h（自开始沸腾时计时）。

对于化学需氧量高的废水样，可先取上述操作所需体积1/10的废水样和试剂于15×150mm硬质玻璃试管中，摇匀，加入后观察是否成绿色。如溶液显绿色，再适当减少废水样取样量，直至溶液不变绿色为止，从而确定废水样分析时应取用的体积。稀释时，所取废水样量不得少于5mL，如果化学需氧量很高，则废水样应多次稀释。

2）冷却后，用80mL蒸馏水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。

3）溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

4）测定水样的同时，取20.00mL重蒸馏水，按同时操作步骤作空白试验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

2.3pH值的影响试验

取五个300mL的烧杯，分别移取250mL农药废水，并准确加入14%FeSO4?7H2O溶液8.0mL，30%的H2O2溶液3.0mL，反应液的pH值分别为2，3，4，5，6。搅拌时间为35min，进行Fenton氧化条件实验，测定其CODcr值。

3．结果与讨论

pH值对Fenton试剂处理有机磷农药试验结果如下表所示

表2pH值对Fenton试剂处理CODcr的影响

图1pH值对CODcr去除率的影响

由表2和图1可以看出pH值在3附近时，废水的CODcr去除率最大。按照经典的Fenton试剂反应理论，pH值过高或过低，CODcr的去除率均有所下降。这是因为过强的酸性环境使反应受到抑制，Fe3+不能顺利被还原为Fe2+，催化反应受阻，从而使?OH生成的速度减慢，降低了氧化能力。当pH值过高，H2O2稳定性降低，分解速度加快，来不及与废水中的有机物反应；同时，pH值的上升，抑制了?OH的产生，而且使溶液中的Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力，影响了处理效果。

由上述实验可以确定，pH值为3时，处理效果最好。

4．结语

实验结果表明，Fenton试剂的处理效果在H值为3时，有机磷农药废水的COD去除率较高，可达82.24%。

Fenton试剂作为一种强氧化剂用于去除废水中的有机物具有氧化分解速度快、氧化速率较高的优点，同时对于毒性大或一般氧化剂难以氧化和生物难降解的有机废水的处理是一种较好的方法。但是，Fenton系统也存在许多问题：一方面，亚铁离子浓度大，处理后的水带有黄棕色沉淀；另一方面，有一部分亚铁离子没有起到催化作用而是与过氧化氢的反应从而降低了过氧化氢的利用率。

第一作者：

陆少云，女，本科，工程师。