芬顿试剂的实验

芬顿试剂的实验溶液PH的影响：分别取1000ml废水置于6个烧杯中，控制FeSO4·7H2O2投加量为4g/l，H2O2(30%)投加量为40ml/l，反应时间为3小时，用H2SO4溶液将PH分别调节至1、2、3、4、5、6，试验结果见图1。图一表明，当水样的PH为3时，处理效果较好。其原因是PH的变化直接影响到Fe2+、Fe3+的络合平衡关系，从而影响FENTON试剂的氧化能力。芬顿试剂是在PH呈酸性条件下发生作用的。在中性和碱性环境下，Fe2+不能催化双氧水产生·OH，而是在自身碱性条件下生成沉淀。按照经典的Fenton试剂反应理论，PH升高不仅抑制了·OH的产生，而且使溶液中Fe2+以氢氧化铁的形式沉淀而失去催化能力。当PH过低时，溶液中的H+浓度过高，Fe3+不能顺利的被还原为Fe2+，催化反应受阻。有关研究显示:Fenton试剂在酸性条件下，特别是PH在3～5时氧化能力很强；PH过高时，双氧水的氧化还原电位低，氧化能力弱，还会造成其无效分解，不利于CODcr的去除。从图中可以看出，在PH为3时，色度的去除也达到了最佳效果，色度的去除是随着CODcr去除效果的增加而增加。因此在PH为3时CODcr去除率达到最高，色度的去除也达到了最佳效果。FeSO4.7H2O2技加量的影响：分别取1000ml废水于6个烧杯中，控制PH为3，双氧水30%报加量为40m1，分别投入不同量的FeSO4.7H2O2晶体，反应时间为3h,试验结果如表2FeSO4·7H2O2的最佳投加量为4g/1，FeSO4·7H2O2投加量过多或过少都会影响·OH的产生，废水的处理效果均会下降。其原理在于:(1)由于FeSO4·7H2O2是羟自由基捕捉剂，浓度过高，会同产生的·OH反应，从而使·OH的表观生成速率下降；(2)若溶液中初始FeSo4·7H2O2浓度过高，则反应开始时双氧水分解速率过快，迅速产生大量的·OH，引起·OH自身发生反应2OH-+2·OH=2H2O+O2，致使一部份最初产生的·OH消耗掉，也表现为CODcr的去除率下降。因此，可以说明Fenton反应不是简单地由Fe2+来催化完成的，而是以某些络合物的内部变价的形式来完成的，这一点在一定程度上证实了Bossmarm给出的Fenton试剂作用机理。H2O2投加量的影响：分别取1000m1废水于5个烧杯中，控制PH为3，FeSO4·7H2O2的投加量为4g/1，分别投加不同量的H2O2，反应时间3hH2O2的投加量对该体系的影响较大，H2O2接加量过少或者过多都不利于·OH的产生。当H2O2投加量过高时促进(Fe3++H2O2=Fe2++H++HO2)的进行，产生大量的HO2，当H2O2投加量过低时抑制(Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH)产生的·OH又不足。所以对体系降解的最佳H2O2用量进行讨论。由图3可知，H2O2最佳技加量为40m1/1。H2O2用量过多或过少，废水的处理效果都会下降。其原因是在Fe2+H2O2体系中存在以下反应:·OH+H2O2=H2O+H2OH2O。=O2-+H+O2-+H2O2-----O2+2·OH-在H2O2的浓度较低时，上述反应可以忽略，H2O2的浓度增加，产生的·OH增加，所产生的·OH部分参与了有机物的反应，废水CODcr的去除率随H2O2投加量的增大而增大；但当H2O2的浓度过高时，则必须考虑上述反应，部分H2O2发生无效分解，释放出氧气，因而废水的处理效果反而会下降。反应时间的影响：取1000m1废水于烧杯中，控制PH为3，FeSO4·7H2O2的最佳按加量为4g/1，双氧水的投加量为40m1/1取不同那个反应时间，后测其CODcr，试验结果见图4，在最佳条件下用Fenton试剂处理废水，当HRT为3h时，CODcr的去除率显著增加。但是当大于3小时后，CODcr的去除率几乎没有变化。加入双氧水前3h,CODcr的去除率随时间的延长而增大，而且基本上维持着一种线性关系；当时间大于3小时后，CODcr的去除率基本维持稳定。这被认为是因动力学反应速度的降低或产生了难以被·OH氧化的一-些中间体，同时考虑到废水中难降解的有机物太多，因此反应时间到3h，去除率已达到最大值，时间再增长，去除率已没有明显.上升。双氧水投加次数对CODcr去除率的影响：分别取1000m1废水于4个烧杯中，控制PH为3，FeSO4·7H2O2的投加量为4mg/1，反应时间为3h，分别向各体系中投加共40m1/1的双氧水，投加次数不同。由试验结果可以看出双氧水的投加次数的改变对去除率有一定的影响，当来用一次性投加双氧水时，由于其投加量较多，会产生局部浓度过高的现象，不能使反应顺利进行。在双氧是过量的情况下会发生双氧水与自身产生的·OH反应。从而使溶液中的·OH降低，Fenton试剂的氧化能力下降。而分别投加，双氧水得到充分利用，去除率明显比一次性投加要好，因此在实际废水处理过程中宜采用分批投加药剂的方法。