Fenton氧化处理染料废水过程的特征研究

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针对染料废水色度大、COD高、成分复杂、难生化降解等特点,通过考察纯水Fenton体系、酸性红B为底物的混合Fenton体系、碱性品红为底物的混合Fenton体系的OH、ORP、H2O2和Fe2+变化,及其与染料氧化去除的对应关系,研究了Fenton对染料酸性红B、碱性品红的氧化去除特点和规律。在纯水Fenton体系,随着Fenton反应的快速进行,体系很快达到稳定状态,反应过程·OH生成量、△ORP随时间变化关系可用Y abX/1bX模型描述,H2O2、Fe2+反应符合一级反应动力学模型dC/dt k C Ce。基于Fenton体系·OH生成量平台稳定值、△O RP平台稳定值及其达到平台稳定值所需时间,适宜H2O2/Fe2+比为1:1。当H2O2/Fe2+比为2时,·OH生成量平台稳定值最大、Fe2+反应速率常数最大。H2O2/Fe2+比值不同引起的最大OH生成量平台稳定值高出最小OH生成量平台稳定值不到8%,而引起的最大△O RP平台稳定值高出最小△ORP平台稳定值超过83%。Fenton体系Fe2+转化率为91.7%-98.7%、H2O2转化率为38.9%-68.4%,H2O2/Fe2+比值、pH对Fe2+转化率影响较小,对H2O2的转化率影响较大;较低H2O2转化率与较低△O RP是对应的。不同H2O2/Fe2+比值条件下,Fenton体系中的酸性红B、H2O2、Fe2+浓度在开始很短的时间内急剧下降、羟基自由基生成量、△ORP值在很短时间内急剧上升,然后逐渐趋于平缓。H2O2/Fe2+=1:2的体系有大量吸光度大的中间物质生成,体系OH生成量、ORP低。对于H2O2/Fe2+=2:1-6:1的体系,Fe2+浓度越高,H2O2转化率、Fe2+转化率越高,体系氧化分解酸性红B的Fenton体系最佳pH为3。低pH对酸性红B氧化分解有利,较高pH对酸性红B氧化分解不利。在酸性红B的Fenton体系中,染料氧化去除的最佳控制条件为:pH=3、H2O2=34mg L-1、H2O2/Fe2+比为2:1。在H2O2/Fe2+比1:1-6:1的Fenton体系中,碱性品红、H2O2、Fe2+浓度在开始很短的时间内急剧下降、羟基自由基生成量、△O RP值在很短时间内急剧上升,然后逐渐趋于平缓;H2O2/Fe2+比越低,H2O2、Fe2+转化率越高;H2O2、Fe2+转化率最高的体系对应H2O2/Fe2+比为1:1。对于H2O2/Fe2+比1:2的Fenton体系,吸光度大的中间物质大量生产,体系OH生成量、ORP值较低。当H2O2/Fe2+=2:1-6:1,体系氧化分解碱性品红的Fenton体系最佳pH=3。较低pH对碱性品红氧化分解有利,较高pH对碱性品红氧化分解不利。在碱性品红的Fenton体系中,染料氧化去除的最佳控制条件为:pH=3、H2O2=34mg L-1、H2O2/Fe2+比为2:1。染料对强氧化物质的消耗,使纯水Fenton体系的OH、△O RP值比染料存在的混合Fenton体系大。酸性红B和碱性品红的Fenton氧化反应服从dC/dt k C Ce一级反应动力学模型。纯水Fenton体系OH生成量分别高出碱性品红体系21.31%和酸性红B体系68.05%,碱性品红体系消耗的OH较酸性红B体系低得多。纯水、碱性品红和酸性红BFenton体系H2O2的转化率大小顺序为:纯水<碱性品红<酸性红B,与体系Fe2+转化率大小、富余OH生成量、体系△ORP值大小顺序相反。三种底物背景Fenton体系的H2O2、Fe2+浓度变化过程服从dC/dt k C Ce动力学模型。
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