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摘 要

本文以含甲苯农药废水为实验对象，采用铁碳微电解和芬顿氧化两种方法对该种废水进行降解实验研究，分别对影响他们处理效果的主要因素进行单因素实验设计，确定最佳条件，分析探讨两种工艺的联合，寻找最佳处理效果的组合工艺。结果表明，铁炭微电解的最佳条件是：pH为3.5，铸铁屑加入量为15g/L，反应时间为105min,此时甲苯的去除率为32.1%；芬顿法的最佳条件是：pH为3，过氧化氢加入量为12mL/L，H₂O₂与FeSO₄·7H₂O摩尔比为15:1，反应时间为105min,此条件下甲苯的去除率为80.3%。芬顿法对甲苯的去除率优于微电解法，采用组合工艺时，COD和甲苯的去除效果并没有明显提高。

关键词：甲苯农药废水 微电解 芬顿 预处理

Experimental Study on Pretreatment Process of Toluene Pesticide Wastewater

Abstract

This paper takes toluene pesticide wastewater as the experimental object, and uses two methods, iron carbon microelectrolysis and Fenton oxidation, to study the degradation of the wastewater, and then designs the single factor experiment to determine the best conditions. The combination of the two processes is analyzed and discussed, and the best combination of the two processes is found.The results show that the best conditions for ferric carbon microelectrolysis are: pH 3.5, addition of cast iron chips of 15g/L, and reaction time of 105min,and the removal rate of toluene is 32.1%; The best conditions for Fendunfa are: pH 3, addition of hydrogen peroxide is 12 mL/L, the molar ratio of H₂O₂ to FeSO₄·7H₂O is 15:1, and the reaction time is 105 min. Under this condition, the removal rate of toluene was 80.3%.The Fenton method is superior to the micro-electrolysis method in the removal efficiency of toluene, and the removal effect of COD and toluene is not significantly improved when using a combination process.

Key Words:Toluene pesticide wastewater; Microelectrolysis; Fenton; Pretreatment

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2甲苯的性质及主要预处理方法 1

1.3微电解法 1

1.4芬顿试剂法 2

1.5研究内容 3

第二章 实验部分 4

2.1水质分析 4

2.2实验仪器 4

2.3所用试剂 4

2.4样品分析方法 4

2.4.1标准溶液的配制 5

2.4.2标准曲线的绘制 5

2.4.3气相操作条件 5

2.4.4原水样的测定 5

2.5实验方法 5

2.5.1微电解实验方法 5

2.5.2芬顿实验方法 6

2.5.3微电解—芬顿组合工艺处理废水实验 6

第三章 结果与讨论 7

3.1微电解单因素试验 7

3.1.1反应初始pH 7

3.1.2铁屑投加量 8

3.1.3反应时间 8

3.1.4调碱pH 9

3.1.5碱的选择 10

3.2芬顿单因素试验 10

3.2.1反应初始pH 11

3.2.2过氧化氢加入量 11

3.2.3H₂O₂与FeSO₄·7H₂O摩尔比 12

3.2.4反应时间 13

3.2.5调碱pH 14

3.2.6碱的选择 14

3.3铁炭微电解/芬顿处理效果比较 15

3.4微电解—芬顿组合工艺参数优化 15

3.4.1过氧化氢投加量 16

3.4.2反应时间 16

第四章 结论 18

参考文献 19

第一章 绪论

1.1引言

随着经济的高速发展，人们对农业产品产量的需求日益增加，导致农药的大量使用。尽管2015年以来，由于配合国家农药减量控害的大环境，农药的生产量比以往有了大幅度的减少，但是我国农药生产水平相对落后，农药品种多、生产时间长，农药的大量使用、滥用现象频发，施药机械落后等原因导致农药利用率较低，对大气、水体、土壤环境造成了破坏^[1]。因此，农药废水具有以下特点：污染物成分复杂，有机物含量大，有毒有害，并且难以降解^[2]。

1.2甲苯的性质及主要预处理方法

甲苯是一种没有颜色的液体，散发出类似苯的味道，化学性质活泼，可溶解于乙醇、氯仿等溶剂中，在水中的溶解度非常低，在许多化学品制造行业中，如农药、印染等，甲苯得到了极大范围的应用，这导致上述产品的生产废水中往往含有较高浓度的甲苯，由于甲苯属于难生物降解有机物，因此，对这类废水的处理一般需进行有效的物化预处理后方能进行生化处理。

目前，国内对该类废水的主要预处理方法有物理法（萃取、吸附等）、化学法（混凝法、电化学降解法、微电解法、水解法、焚饶法、湿式氧化 、Fenton试剂氧化、臭氧氧化法、超临界水氧化法等）及其组合工艺方法^[3、4]。其中，微电解技术、芬顿氧化法得到了较为广泛的运用。

1.3微电解法

微电解法的应用原理如下：铁和碳之间的电极电位不一样，存在差异，在电解质溶液中结合为大量的原电池，在溶液的pH较低时，生成的亚铁离子和新生态[H]具有较好的还原能力，能将废水中的大分子有机物分解为小分子的有机物或无机物，还可破坏水中发色物质的基团，使其脱色；同时，亚铁离子在中性或酸性条件下具有较强的络合作用，可以大大提高絮凝体的沉淀性能，调节废水的pH，使新生的Fe² 和氧化生成Fe³ 的变为絮状氢氧化物沉淀，吸附、凝聚水中的污染物，提高废水的可生化性^[5]。简而言之，铁炭微电解法集原电池反应、氧化还原作用、Fe2 的络合及絮凝沉淀作用、吸附/附集等作用于一体，影响其反应效果的主要因素有pH、加铁量、反应时间等^[6]。

自80年代开始，人们研究用微电解法处理废水，近年来，此法在农药、造纸、印染、制药、电镀、炸药、食品工业等废水中的应用研究逐步深入，而且陆续报道了多篇研究成果。黄建^[7]采取铁炭微电解法预处理含氯苯、二甲苯等有害物质的废水，其污染物组成多且含量大，在溶液pH=2时，分别加入2.5、1.0g/L的铁粉、石墨粉，反应6h，COD_Cr去除率达到36%。孟祥超^[8]等在硝基苯胺类农药生产废水处理的应用研究中，选择铁碳微电解法进行预处理，在最优情况下：溶液pH为3左右，分别加入2.5kg/m3铁粉和1kg/m3碳粉，再经过一些处理措施，总的COD降解效果大于50%。它在各类废水的处理中显示出一些优点：使用范围广，成本低廉，铁炭填料的来源比较广泛、简便易得，性价比高，系统易于操作和维护，使用寿命长；但在应用过程中也存在不足之处：微电解装置运行一段时间后，易出现铁屑结块、填料钝化现象，影响装置的利用率，使处理效果下降；微电解反应前需要将pH调至酸性，反应完后要将出水pH调至碱性，使Fe² 和Fe³ 以氢氧化物的形式沉淀下来，过程中的酸碱材料和由此产生的废渣都增加了运行成本^[9]。

1.4芬顿试剂法

芬顿法的机理在废水处理中主要有两种，即氧化还原和混凝吸附，影响芬顿氧化效果的主要因素有pH、H₂O₂的投加量、H₂O₂与FeSO₄的摩尔比、反应时间等^[10]。Fenton试剂是由Fe² 和H₂O₂构成，该方法具有非常强的氧化能力，主要是因为当有Fe2 时，过氧化氢在其作用下反应并且产生具有较高氧化电极电位的·OH，通过发生的一系列反应，破坏其中难降解、复杂污染物的结构，使其被降解成小分子结构物质，另外反应中生成的Fe(OH)₃胶体具有絮凝吸附功能，去除废水中悬浮、胶体态的微小颗粒，有机物去除率也相应得到提高^[11]。

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