过氧化氢催化氧化处理含氯酚废水的研究鲁军

Vol.24No.11998-02　　　　　　　　　　　　JournalofEastChinaUniversityofScienceandTechnology　　　　　+1):;2)::1997-02-24+鲁　军*　刘兆骏　谭福先1)　王　莉2)(华东理工大学能源化工系,上海200237)　　:以有机化合物氯酚(COD)为模拟废水,在铁离子催化剂参与下,用H2O2催化氧化氯酚。实验结果表明:在铁离子(Fe2+或Fe3+)催化下,H2O2可以迅速分解产生羟基自由基,羟基自由基能在很短的时间内将氯酚迅速氧化分解,反应10min后已测不出反应液中所含氯酚。最终COD的去除率在80%以上。H2O2浓度、催化剂浓度、溶液的pH值等因素对COD的去除率均有影响。:Fenton试剂;过氧化氢;催化氧化;铁离子;废水:X506　　1894Fenton[1]H2O2Fe2+,,Fenton。。Eisenhauser[2,3]Fenton。1968Bihorp[4]Fenton。1991Sedlak[5]Fenton。Fenton,Fenton,,。,Walling[6,7]NormanJefcoate[8～10]Fenton。FentonH2O2。Barb[11]H2O2。,。Fenton,H2O2Fe3+。,,。1　1.1　H2O2、FeSO4、Fe2(SO4)3。,pHpHS-4DpHMeter。1.2　1.2.1　H2O2的分解实验　500mL,FeSO4Fe2(SO4)3,,pH,H2O2,pH·31·DOI:10.14135/j.cnki.1006-3080.1998.01.007。1.2.2　H2O2催化氧化实验　600mg/L500mL,FeSO4Fe2(SO4)3,,pH,H2O2。,COD。2　2.1　CODKBrO3-KBr,Na2S2O3KBrO3-KBr,。COD。2.2　2.2.1　比色法　H2O2,H2O2(CH2O2)。,H2O2。2.2.2　滴定法　H2O2,H2O2。3　3.1　pHH2O2pH。1H2O2,Fe2+Fe3+H2O2(MH2O2/MFe2+、Fe3+H2O2Fe2+Fe3+)。1,Fe2+,pH2.5～4.0H2O266.3%,H2O2pH3.0～3.5。pH=3.5,H2O281.3%。pH4,H2O2pH。pH=7.0,H2O211.9%。pHFe2+H2O2。Fe3+,pH,Fe3+H2O2。H2O2+Fe2+H2O2+Fe3+,Fe2+Fe3+pH1　pHH2O2Fig.1　EffectofpHondestructionofH2O2CH2O2=80mg/L;MH2O2/MFe2+、Fe3+=12　pHCODFig.2　EffectofpHondestructionofchlorophenolmH2O2/mCOD=2.5;MH2O2/MFe2+、Fe3+=10·32·　　　　　　　　　　24。pH。,Fe2+pH:Fe2+Fe(OH)+Fe(OH)2(1)Wells[12]Fe2+H2O2:Fe2++H2O2K1Fe3++·OH+OH-(2)Fe(OH)2+H2O2K2Fe(OH)+2+·OH+OH-(3)Fe(OH)++H2O2K3Fe(OH)2++·OH+H2O(4)25°C,K1=49.5[12],K2=74.4[12],K3=(1.9±0.1)×106[13],K3K1K2。Fe2+,,Fe(OH)+Fe(OH)2,H2O2Fe2+Fe(OH)+。1,pH=3～3.5,H2O2。Fe3+[14]:Fe3++H2O2H++Fe(HO2·)2+Fe2++HO2·(5)Fe(HO2·)2+Fe3+H2O2。Fe(HO2·)2+。,Fe3+Fe2+H2O2pH,pH。。3.2　pHCOD,1(2,mH2O2/mCODH2O2COD)。Fe2+,pH1.5～5,COD,COD976mg/L188mg/L,COD80%,。Fe2+。Fe2+,,,H2O2。,[15]。,10min,。pH5,pH,COD。pHFe2+。Fe3+,pH=2.3～3.5,COD,30min,COD80%;pH=3.5,COD82.5%;pH=4.0,COD62.6%;pH=5.0,COD30.3%。,Fe2+pH1.5～5.0。Fe3+pH2.3～3.5。3.3　Fe2+Fe3+H2O2。,,H2O2Fe2+Fe3+(MH2O2/MFe2+、Fe3+)。(2)、(3)、(4),。3H2O2。3,H2O2,,H2O2。MH2O2/MFe2+=0.5,20min,H2O272.5%。,MH2O2/MFe2+=10,H2O211.0%。Fe3+,。4。4,Fe2+Fe3+,CODMH2O2/MFe2+、Fe3+10。COD·33·1　:　　　80%。,COD。3　H2O2Fig.3　EffectofironionconcentrationondestructionofH2O2CH2O2=80mg/L;Fe2+:pH=2.8;Fe3+:pH=3.54　CODFig.4　EffectofironionconcentrationonH2O2destructionofchlorophenolmH2O2/mCOD=2.5;TheotherconditionsaresameasFig.3　　　　　　　(I)　Fe2++H2O2Fe3++·OH+OH-(6)Fe3++H2O2Fe2++H++HO2·(7)·OH+H2O2HO2·+H2O(8)HO2·+H2O2·OH+O2+H2O(9)Fe2++·OHFe3++OH-(10)Fe3++HOO·Fe2++H++O2·(11)2HOO·H2O2+O2(12)　　　　　　　(II)·OH+H2O·+CO2+H2O+(13),:(I)(·OH、HO2·)[15]。(II)·OH、HO2·。(6)、(7)·OHHO2·。(10)、(11)H2O2。(12)H2O2。,。MH2O2/MFe2+、Fe3+,,,。(I)(6)、(7),,H2O2。MH2O2/MFe2+、Fe3+,,H2O2,。,(10)、(12)。(II)。4MH2O2/MFe2+、Fe3+,10。3.4　H2O2H2O2,。5、6Fe2+Fe3+,H2O2COD(mH2O2/mCOD)·34·　　　　　　　　　　24COD;H2O2[11](OE)。5,mH2O2/mCOD,H2O2,COD,。mH2O2/mCOD,COD,、,,。H2O2,,。,H2O2。H2O2;,—COOH,C—H,·OH,。6,H2O2,。,mH2O2/mCOD1,Fe2+42%,Fe3+47%。mH2O2/mCOD5,17%18%。,,mH2O2/mCOD2.5。5　H2O2CODFig.5　EffectofH2O2concentrationondestructionofchlorophenolCODMH2O2/MFe2+、Fe3+=10;Fe2+:pH=2.8;Fe3+:pH=3.56　H2O2Fig.6　H2O2concentrationversusoxidationefficiencyTheotherconditionsaresameasFig.54　　(1)H2O2Fe2+Fe3+pH3.0～3.52.7～2.8。(2)COD,Fe2+pH1.5～5.0,Fe3+pH2.3～3.5。(3)H2O2mH2O2/mCOD2.5。(4)MH2O2/MFe2+、Fe3+10。(5)Fe2+Fe3+,Fe3+CODFe2+。·35·1　:　　　1　FentonHJH.Oxidationoftartaricacidinpresenceofiron.JChemSoc,1894,65:899～9052　EisenhauserHR.Oxidationofphenolicwaste.JWaterPollControlFed,1964,36(9):1116～11283　EisenhauserHR.ChemicalremovalofABSfromwastewatereffluents.JWaterPollControlFed,1965,37(11):1567～15774　BihorpDF,SternG.Hydrogenperoxidecatalyticoxidationofrefractoryorganicinmunicipalwastewater.IndEngChemProDesignDev,1968,7:110～1175　SedlakDL,AndrenAW.OxidationofchlorobenzenewithFenton'sreagent.EnvironSciTechnol,1991,25:777～7826　WallingC,KatoSI.TheoxidationofalcoholsbyFenton'sreagent.JAmChemSoc,1971,93(17):4275～42817　WallingC,GamilM,JobnsonRA.Fenton'sreagentIV.Structureandreactivityrelationsinthereactionsofhydroxylradicalsandtheredoxreactionsofradicals.JAmChemSoc,1974,96(1):130～1398　NormanROC,PritchettRJ.ElectronspinresonancestudiespartXI.Hydrolyticfragmentationsofhydroxycyclo-hexadienylradicals.JChemSciB,1967,926～9309　JefcoateCRE,LindsaySJR,NormanROC.HydroxylationpartIV.OxidationofsomebenzenoidcompoundsbyFenton'sreagentandtheultravioletirradiationofhydrogenperoxide.JChemSciB,1969,1013～101810　NormanROC,StoreyPM.Oxidativefragmentationofphenylaceticacidandrelatedcompoundsinducedbysomeoxygen-containingradicals.JChemSciB,1970,1099～110611　BarbWG.Reactionsofferrousandferricionswithhydrogenperoxide.TransFaradaySoc,1951,47(3):463～50012　WellsCF,SalamMA.Akineticapproachtonayureofferrousionsinaqueoussolution.Nature,1964,203(4946):751～75213　MoffettJW,ZikeRG.Reactionkineticsofhydrogenperoxidewithcopperandironinseawater.EnvironSciTechnol,1987,21(8):804～81014　ArdonM.Oxygen.NewYork:BenjaminWAInc,1965,86～9315　LouJC,LeeSS.ChemicaloxidationofBTXusingFenton'sreagent.HazWaste&HazMater,1995,12(2):185～193TreatmentofChlorophenol-ContainingWastewaterbyCatalyzedOxidationwithHydrogenPeroxideLuJun*,LiuZhaojun,TanFuxianandWangLi(DepartmentofEngergyResourcesChemicalTechno