日光/H2O2-Fe2+-Mn2+ 处理双氧水生产废水的研究

吴少林1 洪建武2 肖方杰2
（1南昌航空工业学院环境与化学工程系，南昌 330034）
(2江西昌九化工股份有限公司江氨分公司，南昌330037)

一、前言

　　双氧水的生产是以重芳烃，蒽醌，磷酸三辛酯等多种有机化合物为原料，因此，在双氧水的生产废水中含有大量的上述污染物，使得废水中的COD高达5000mg/L以上,具有强烈的毒性，如直接排放，必将对环境造成危害。
　　目前，江氨分公司双氧水车间现有一套处理能力为76m3/d 的双氧水生产处理装置。该装置是利用H2O2-FeSO4催化氧化法。由于该法所要求的氧化条件是PH=1.5-2.5，双氧水的投加量按2.0gH2O2/1gCOD分批投加，这与该厂双氧水生产废水PH=6，双氧水含量偏低不符，在实际运行时，效果不够理想。而南昌地区的太阳能还比较丰富，在全国来说，仅次于西北和青藏地区，属中游水平，年平均日照时间达到了1865小时，入夏后的6、7、8月份，晴天上午9：00至下午3：00日平均太阳能辐射量能达到800W/m2,正午接近1000W/m2。本研究在不再增加H2O2的条件下，试探性利用太阳能为驱动力来代替人工紫外光源，并将Mn2+引入催化体系中，以期达到提高处理效果。

二、研究方法

　　2.1 实验材料

　　（1）废水水质 PH=6.1（评价指标为6～9），COD=5456mg/L（评价指标为200mg/L），H2O2含量为0.815g/L。
　　（2）药剂 FeSO4，MnSO4，等均为化学纯试剂。Fe2+， Mn2+均配成50mg/L的水溶液。
　　（3）实验方法 在一PMMA材料制作的浅池（长60cm、宽30cm、高10cm）加入1000ml 双氧水车间排放的生产废水，在慢速搅动下加入一定量的催化剂，在日光照射下进行反应一段时间后，取样分析COD浓度，从而得出催化降解效率。测COD前，对样品进行加碱液预处理，去除残余的H2O2，再用COD快速测定仪测定，PH值采用PHS--3C型（上海雷磁仪器厂）测定。

三、结果与讨论

　　（1） 条件初筛
　　为了观察Mn2+的协同效果，进行了初步实验，见表1。

表1 初筛实验结果 序号 实验内容，（催化剂加入量，ml） COD，(mg/L) COD去除率，% 1 Fe²⁺5ml，处理一天 3112 43.0 2 Fe²⁺10ml，处理一天 1520 72.0 3 同时加入Fe²⁺与 Mn²⁺各2.5ml，处理一天 1746 68.0 4 同时加入Fe²⁺与 Mn²⁺各5.0ml，处理一天 926 83.0 5 同时加入Fe²⁺与 Mn²⁺各10ml，处理一天 895 83.6

　　从表中可知，只加Fe2+与同时加Fe2+、Mn2+相比，后者的COD去除率为83%，而前者为72%；
加入的药剂量太少，效果要差一些，但太多，对废水的COD去除率的提高作用不是很明显，比较适宜的加入量均为100mg药剂/L废水。此外，在研究中发现分批加比同时加效果要好，如先加入Fe2+10ml，处理4小时， 再加入Mn2+10ml，处理20小时，COD去除率可达91.3%。采用草酸铁络合物的效果比FeSO4要好，这一工作正在进行之中。
　　（2） 光能的影响
　　表2反映了在晴天日晒下的不同时间COD的变化。可以看出，在日光强度大的时段，COD的去除效果是十分明显的。去除率开始随时间增加逐渐增大，然后有一个下降，再上升，到了晚上，进一步去除的效果明显下降。这说明由于废水中的各成分的光催化降解的难易程度不同，有些能产生中间产物，也说明在光强变弱时，降解的速率下降。

表2 去除率随时间的变化（2000年7月24日，晴天，最高气温38℃） 时间，hr 9：00 11：00 13：00 15：00 17：00 19：00 21：00 9：00（次日） COD，mg/L 5456 3290 4016 4130 2302 1713 1554 895 去除率，% 0.0 39.7 26.4 41.5 60.3 68.6 71.5 83.6 *COD，mg/L 5456 4250 4337 4076 3819 3350 3214 2373 去除率，% 0.0 22.1 20.5 25.3 30.0 38.6 40.6 56.5

（催化剂加入量：同时加入Fe2+与 Mn2+各10ml，*是指遮光空白对比实验。）

四、结论

　　从初步实验来看，Fe2+、Mn2+之间具有一定的协同效应，不仅可以使双氧水生产废水处理时的效果得到一定程度的提高，还可以使PH值不必调节至1.5-2.5，在给操作带来方便的同时，还可以降低运行成本。白天，污染物的降解是十分显著的，尤其在日光强度大的时段，降解速率明显高于其它时段。另外，从实验结果来看，废水经过处理后，COD仍较高，催化体系（如采用草酸铁络合物、醋酸锰或其它催化剂等）还须改进，以提高光量子效率。