基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton预处理高浓度染料中间体生产废水

为高效处理染料中间体生产废水、优化工艺参数,针对染料中间体生产废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,选用Fenton氧化处理过程,以实际生产废水为研究对象,基于Box-Behnken响应曲面法分别考察了反应时间、初始pH、n(H₂O₂)/n(Fe2+)、Fenton试剂投加频率等因素对Fenton法处理废水过程的单独影响及各因素间的交互作用,并建立以COD_Cr去除率为评价指标的数学模型进行全面分析.结果表明:各影响因子显著性顺序为初始pH>n(H₂O₂)/n(Fe2+)>Fenton反应时间>投加频率,其中n(H₂O₂)/n(Fe2+)与投加频率的交互作用最为显著(F=3.43);模型决定系数R2=0.917 9,说明模型可信度和精密度高;最佳反应条件组合为反应时间30 min、初始pH为3.46、n(H₂O₂)/n(Fe2+)为6.12、投加频率为2次.预测最大COD_Cr去除率为56.53%,验证试验实测平均结果为55.17%,与预测值相比偏差为1.36%.经最优条件处理后废水的ρ(COD_Cr)由9 600 mg/L降至4 000 mg/L左右,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.07增至0.37,可生化性提高.研究显示,采用Fenton法预处理高浓度染料中间体废水可有效提高COD_Cr去除率及其可生化性.      

Fenton氧化法对制革废水中难降解四羟甲基氯化磷的去除作用

制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H₂O₂投加量、pH、m(Fe2+)/m(H₂O₂)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4,H₂O₂投加量为6667 mg/L,m(Fe2+)/m(H₂O₂)=1,反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H₂O₂投加量分级数(q=1.065)高于有机物的底物分级数(a=0.858),表明Fenton体系降解TP的反应速率主要受H₂O₂投加量制约。     

响应面法优化Fenton预处理精细化工废水

甘肃省某精细化工企业实际生产废水成分复杂、有机物含量高、可生化性差,为满足后续生化工艺需求,急需开展适宜的预处理技术研究.采用Fenton氧化工艺对该企业废水进行预处理,在单因素试验基础上,以初始pH、H₂O₂投加量、n（H₂O₂）:n（Fe2+）、反应时间为考察因素,COD_Cr去除效果为响应值,构建响应曲面模型,分析4个独立因素及各因素之间的交互作用对COD_Cr去除效果的影响;同时,对反应过程进行表观反应动力学分析,采用紫外光谱及傅立叶变换红外光谱分析废水有机物结构变化,探究该反应过程机理.结果表明:①废水预处理的最佳工艺条件为初始pH 4、H₂O₂投加量8 mL/L、n（H₂O₂）:n（Fe2+）12、反应时间88 min,废水COD_Cr去除率达30.15%;模型的实际运行结果与预测值接近,模型可靠.②Fenton氧化降解该精细化工废水中有机物途径复杂,难以通过单一的底物模型进行拟合.③Fenton氧化能有效降解废水中不饱和有机物,但出水中仍含有酰胺类、不饱和醛类和芳香类化合物.研究显示,Fenton预处理能有效降解废水中难降解有机物,但出水仍未达到后续生化处理要求,还需进一步优化或与其他预处理工艺组合.      

Fenton法处理类长填龄渗滤液的氧化和絮凝作用

采用Fenton法对难降解的类长填龄渗滤液进行处理,考察其氧化和絮凝作用对有机物去除的贡献. 结果表明:以COD_Cr去除率最大为目标,试验在最优条件下,c(H₂O2)/c(Fe2+)为7.0,Fe2+投加量(c(Fe2+))为60　mmol/L,pH为3.0,此时COD_Cr总去除率为60%;其中氧化作用去除率为44%,氧化和絮凝作用的效率比为2.7. c(H₂O₂)/c(Fe2+),c(Fe2+)和pH的变化对氧化和絮凝作用有明显影响,氧化作用对COD_Cr去除率随H₂O₂投加量增大而增大.絮凝作用对COD_Cr的去除率不仅受Fe2+投加量直接影响,随其增加而增大;还间接受氧化作用去除率影响,氧化作用去除率越大,剩余有机物大分子所占比例降低,絮凝作用对有机物的去除率越低.      

非均相Fenton处理有机磷农药污染场地抽出地下水效能及影响因素

比较了不同非均相Fenton催化剂处理高浓度有机磷农药污染场地抽出地下水的COD、TP去除率以及污泥产率的差异,探究了H₂O₂投加量、非均相催化剂装填量、pH对反应效能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(EDS)等技术,分析了反应前后非均相催化剂表面结构特征与成分组成。结果表明:Fe₂O₃/Al₂O₃非均相催化剂具有较高的比表面积与负载Fe含量,反应后材料表面有Fe元素沉积。以Fe₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃、Fe₂O₃/SiO₂-Al₂O₃作为催化剂的非均相Fenton反应,其COD、TP去除率分别可达到84.72%、74.10%、75.98%与88.48%、82.80%、85.83%,均高于无固体催化剂的均相Fenton反应。ρ(H₂O₂)/ρ(COD)=0.5~2.0时,COD与TP去除率随H₂O₂投加量的增加而提升,并与非均相催化剂装填量呈正相关。同时,非均相催化剂的投加可显著降低污泥产率,扩大反应体系有效pH范围。     

电-Fenton氧化降解2,4-二氯酚

以气体扩散电极为阴极,以Ti/SnO₂-Sb₂O₅-IrO₂为阳极,构建了电-Fenton氧化系统降解水中2,4-DCP(2,4-二氯酚),在考察气体扩散阴极产生H₂O₂适宜电位基础上,研究了初始 c (Fe2+)和电化学反应时间对2,4-DCP降解的影响以及反应过程中 c (H₂O₂)、 c (Fe2+)和ρ(Cl-)的变化. 结果表明:该方法联合了电-Fenton氧化和钛基氧化物阳极氧化2种作用共同降解2,4-DCP,在阴极电位为-0.7 V、 c (Fe2+)为0.15 mmol/L、反应60 min时,2,4-DCP去除率为89.1%;反应120 min时,2,4-DCP的吸收特征峰完全消失,去除率达到100%;反应240 min时,ρ(TOC)降至9.15 mg/L,去除率达79.4%. 反应体系中ρ(H₂O₂)与ρ(Fe2+)呈负相关. 2,4-DCP被降解后,其苯环上的氯主要以Cl-的形式存在于溶液中.      

中性pH条件下Fe/Cu/沸石催化非均相Fenton降解水中苯并三唑

采用溶胶-凝胶法制备Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂,并利用XPS和SEM等技术进行了表征;优化了中性pH下催化降解水中苯并三唑的反应条件,并考察了材料的重复使用性能;讨论了催化氧化降解BTA的机理。结果表明,催化剂中Fe、Cu纳米粒子呈颗粒状均匀分布于沸石颗粒表面,主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄和CuO。在中性pH条件下,苯并三唑降解的最佳条件为:H₂O₂浓度0.08 mol/L,催化剂用量0.41 g/L,反应时间43.6 min,且该催化剂稳定性最佳。催化降解过程中,Fe和Cu协同参与Fenton反应产生·OH,实现了污染物的高效去除。     

Fenton氧化降解2-硝基-4-甲氧基苯胺的特性和动力学特征

为探究Fenton试剂氧化降解2-N（2-硝基-4-甲氧基苯胺）的特性,通过实验室试验系统研究了初始pH、初始c（H₂O₂）、初始c（Fe2+）、初始ρ（2-N）和反应温度等因素对2-N去除率的影响以及动力学特征.结果表明:Fenton试剂氧化降解2-N效果显著,各试验组分别在初始pH为3.0、初始c（H₂O₂）为10 mmol/L、初始c（Fe2+）为1 mmol/L、初始温度为50℃、ρ（2-N）为100 mg/L时2-N的去除率相对最高,其降解过程均符合二级动力学模型;2-N去除率随温度的升高而增大,基于在不同温度下的速率常数,推导出了2-N降解的阿伦纽斯（Arrhenius Equation）经验表达式,得到Fenton氧化2-N的活化能为30.23 kJ/mol.研究显示,经Fenton氧化后,2-N分子断链开环,生成多种小分子酸,最终降解为二氧化碳和水.      

Fenton法处理腈纶聚合废水

采用Fenton法处理腈纶聚合废水,考察药剂、反应条件等对处理效果的影响,并分析了其作用机理,确定了反应过程中的关键控制因素. 结果表明:Fenton法处理腈纶聚合废水时,影响COD_Cr去除率的因素依次为c(H₂O₂)＞反应时间＞pH＞c(Fe2+);最佳试验条件〔c(H₂O₂)为0.2 mol/L, c(Fe2+)为28.8 mmol/L, pH为2.5, 反应时间为150 min〕下处理腈纶聚合废水时,进水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅)和ρ(丙烯腈)分别为1 200.0,242.1和97.4 mg/L,出水分别为301.6,110.0和0 mg/L,去除率分别为74.9%,55.0%和100.0%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.2提高到0.36,废水可生化性显著提高,特征污染物丙烯腈得到有效去除.      

Fenton试剂对垃圾渗滤液中腐殖酸的去除特性

采用Fenton试剂处理反渗透浓缩渗滤液,通过腐殖酸相对含量(UV₂₅₄),COD_Cr,TOC,腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α)及氧化/混凝去除率比(φ)等表征手段,比较不同初始pH,H₂O₂投量〔c(H₂O₂)〕和Fe2+投量〔c(Fe2+)〕对渗滤液COD_Cr和UV₂₅₄的去除效果. 结果表明:在试验范围内,UV₂₅₄去除率(48.5%～78.2%)高于COD_Cr去除率(40.3%～62.5%);腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α>0.77)远高于反应前(α_〖WTBZ〗00.61),说明腐殖酸的降解影响和控制着整个体系COD_Cr的去除. 混凝作用(COD_{Cr coag},UV254 coag)受氧化作用(COD_{Cr oxid},UV254 oxid)的影响并与之拮抗,氧化作用越大混凝作用越小. 当c(H₂O₂)/c(Fe2+)>2时,氧化作用占优势;当c(H₂O₂)/c(Fe2+)<1.2时,混凝作用占主导. 当初始pH为4.0,c(H₂O₂)为240 mmol/L,c(Fe2+)为40 mmol/L,反应时间为2 h时,COD_Cr和UV₂₅₄的氧化/混凝去除率比最大(φCOD_Cr8.6,φ _<sub>UV2546.0),COD_Cr,UV₂₅₄,HA和FA去除率分别达到62.5%,78.2%,95.0%和62.7%.      

微波耦合类Fenton处理水中对硝基苯酚

针对对硝基苯酚环境危害大、难生物降解的特点,为克服传统Fenton适用pH范围窄的缺点,制备了CuO催化剂,并对微波耦合类Fenton氧化对硝基苯酚溶液进行了实验研究,考察了H2O2投加量、催化剂投加量、微波功率、辐照时间、溶液初始pH对PNP去除效果的影响.结果表明,在H2O2和催化剂投加量分别为0.06mol/L和0.3g/L,微波功率125W,不调节溶液初始pH(约为6)的条件下,初始浓度为50mg/L的PNP溶液反应6min去除率达92%, TOC去除63%.比较不同氧化体系,得到微波能够增大微波耦合类Fenton体系中?OH的生成量,从而提高对PNP的去除率.实验表明,CuO催化微波耦合类Fenton作为一种新型类Fenton反应,能克服传统Fenton适用pH范围窄的局限性,并且显著提高反应效率,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.     

沉淀-Fenton氧化预处理甲基硫菌灵废水

研究沉淀-Fenton氧化对甲基硫菌灵生产废水的预处理,考察SCN^-和CODcr的去除效果。先加入Cu-SO4和Na2S2O3对SCN^-进行沉淀,考察CuSO4和Na2S2O3加入量对CODcr去除率的影响;对沉淀后水样进行Fenton氧化,通过改变pH值、H2O2浓度、Fe^2＋浓度、反应时间等得出该农药废水在常温下的最佳操作条件。实验结果表明,经过沉淀处理后的废水,pH值为4、H2O2投加量为6～7 g/L、Fe^2＋投加量为1.2～1.5 g/L,氧化时间为2～4 h,CODcr浓度从12 000 mg/L降至3 600 mg/L,总去除率达到了70%。     

Removement of thiocyanate from industrial wastewater by microwave-Fenton oxidation method

The microwave radiation oxidation process, Fenton as catalytic agent, was used to remove the thiocyanate from the industrial wastewater. The effects of microwave power, radiation time, pH and the feeding in ways of catalyst on the degradation rate of synthetic wastewater were investigated using the microwave radiation oxidation process by orthogonal experiment. The results show Fenton catalyst ratio was 1:20, the microwave radiation power was 900 W, the microwave radiation time was 7 min and the value of pH was 3. Under the optimum conditions, the removal of KSCN can reach over 90%. The apparent kinetics of removal was studied, which conformed to kinetics first-class reaction. In short, for the thiocyanate from the industrial wastewater, microwave-Fenton oxidation method is feasible and effective.     

Removement of thiocyanate from industrial wastewater by microwave-Fenton oxidation method

The microwave radiation oxidation process, Fenton as catalytic agent, was used to remove the thiocyanate from the industrial wastewater. The effects of microwave power, radiation time, pH and the feeding in ways of catalyst on the degradation rate of synthetic wastewater were investigated using the microwave radiation oxidation process by orthogonal experiment. The results show Fenton catalyst ratio was 1:20, the microwave radiation power was 900 W, the microwave radiation time was 7 min and the value of pH was 3. Under the optimum conditions, the removal of KSCN can reach over 90%. The apparent kinetics of removal was studied, which conformed to kinetics first-class reaction. In short, for the thiocyanate from the industrial wastewater, microwave-Fenton oxidation method is feasible and effective.     

微波辅助芬顿试剂降解联苯胺废水的研究

对微波/芬顿试剂联合降解联苯胺废水进行了研究。考察了亚铁量、双氧水量、联苯胺初始浓度、微波功率、pH以及处理时间等因素对联苯胺降解效果的影响。结果表明,对于100mL,100mg/L联苯胺溶液,当加入1.0mL20mmol Fe2+,1.0mL30%H2O2,调节微波功率至460W,反应12min后,联苯胺降解率达到88.9%。通过对比试验,发现微波、芬顿试剂对联苯胺的降解起协同作用。     

流体化床Fenton深度处理合成制药废水研究

采用流体化床Fenton装置深度处理合成制药废水,通过正交试验确定了处理合成制药废水的最佳条件是HRT为20min,初始pH值为4.0,H2O2/CODcr（质量比）为4.0,H2O2/Fe2＋（摩尔比）为15,且在最佳条件下出水CODcr稳定在80mg/L以下,可以达到《污水综合排放标准》（GB8979-1996）一级标准。同时将其与标准Fenton氧化法进行对比试验,结果显示流体化床FentonCODcr去除率可提高13%以上,污泥产生量可降低70%,运行成本可减低28%,稳定运行成本可以控制在3.0元/吨废水以内。     

微波诱导Fenton试剂氧化降解水中对硝基氯苯

采用微波辐射诱导Fenton氧化工艺处理对硝基氯苯模拟废水。考察了H2O2用量、Fe2+用量、溶液pH、微波辐射时间、微波功率对降解效果的影响;比较了微波诱导Fenton氧化法和单纯的Fenton氧化法对对硝基氯苯的去除效果。结果表明,微波辐射不仅可以提高对硝基氯苯的去除效率,还可促进对硝基氯苯的矿质化,大大提高COD去除率,并缩短反应时间。微波诱导Fenton氧化降解对硝基氯苯的适宜工艺条件为:H2O2和Fe2+用量分别为3.0g/L和160mg/L、pH为3、微波功率为800W、微波辐射时间为10min。在此工艺条件下,对硝基氯苯和COD的去除率分别可达98.9%和90.8%。     

CLT酸生产废水的Fenton氧化预处理试验研究

针对CLT酸生产废水高含盐、高有机物浓度、难生物降解的特点,采用Fenton氧化对CLT酸生产废水进行了预处理试验研究,考察并确定了H2O2和FeSO4·7H2O用量及二者的摩尔比,pH值以及反应时间对H2O2剩余量以及COD去除率的影响.试验结果表明,在废水的初始pH值3~4,H2O2和FeSO4·7H2O的投加量分别为20mL/L和10g/L,反应时间为30min时,反应过程中H2O2恰好全部消耗,COD的去除率为56%.Fenton氧化预处理能明显改善CLT酸废水的可生化性,原水的BOD5/COD值为0.075,经最佳试验条件处理后可升高至0.37.GC-MS分析结果表明,原水中检测到的6种主要苯系有机污染物在Fenton氧化后均未检出,利于废水后续进行生化处理.试验表明,采用Fenton氧化技术对CLT酸生产废水进行预处理是可行的.     

微电解-Fenton法处理拉米夫定废水试验研究

分别采用微电解-Fenton氧化串联工艺和H2O2强化微电解工艺预处理难降解拉米夫定工业废水,通过对有机物、色度去除率的优选和反应过程中Fe2＋浓度变化的分析,确定了最佳工艺及工艺运行方式。结果表明,微电解-Fenton氧化串联工艺宜采用微电解阶段后调节pH值的运行方式,与不调节pH值的运行方式相比,CODCr去除率提高了6.85%;H2O2强化微电解工艺,反应100min时,CODCr去除率为71.71%,色度去除率为98.15%,与微电解-Fenton氧化串联工艺相比反应时间短,投加药剂费用少,不需另设专门Fenton反应设备。通过废水处理前后的UV/Vis吸收光谱图比较,表明2种工艺对拉米夫定废水具有较理想的处理效果但最终降解产物不同。     

Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的研究

对Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的方法进行了研究,在综合考虑经济性和去除效果的前提下,提出了反应的最佳条件:H₂O₂投加量为220 mg/L,Fe²⁺投加量为180 mg/L,聚丙烯酰胺投加量为4.5 mg/L,反应时间为0.5h,pH=7.最终COD去除率可达44.5%,色度可以降为35倍,出水符合国家污水排放二级标准.同时,通过分析分子量分布和小分子有机物组成,揭示了Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的污染物变化规律.结果表明焦化废水经过Fenton氧化/混凝协同处理后,其出水可达到国家二级排放标准,并且处理成本相对较低,具有实际应用的前景.