科研开发
化工科技,2007,15(3):26～28
SCIENCE &TECHNOLO GY IN CH EMICAL INDUSTR Y
收稿日期:2007203204
作者简介：简 磊(1985-)，男，江西新余人，华南理工大学硕士研究生，从事水处理方面的研究。感冒是什么症状
Fenton 试剂处理含甲醛有机废水的研究
简 磊，汪晓军，麦均生，顾晓扬
(华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510640)
摘 要：研究了Fenton 试剂处理含甲醛有机废水的影响因素及其适宜条件。试验结果表明各影响因素的适宜条件为：在原水COD Cr 约为1000mg/L 时,n (H 2O 2)/n (Fe 2+)=4,H 2O 2的投加量为72
mmol/L ,p H =3，反应时间为2h 。此时COD Cr 的去除率可达90.85%。同时，考察了Fenton 试剂预处理
含甲醛为主的脲醛树脂废水的效果，在适宜条件下COD Cr 的去除率可达80.56%。
关键词:Fenton 试剂；脲醛树脂；甲醛；化学氧化
中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:100820511(2007)0320026203
甲醛废水主要来源于有机合成、合成纤维、
染料、木材加工及制漆行业排放的废水。甲醛会刺激皮肤，易引起皮炎，对人有潜在的致癌作用，如果人类长期饮用被甲醛污染的水源，会引起头昏、贫血以及各种神经系统疾病[1]。由于甲醛会抑制微生物的生长繁殖，所以含较高浓度的甲醛废水难以生化降解[2]。因此非常有必要对甲醛废水的预处理进行研究，改善此类废水的可生化性。
Fenton 试剂是由H 2O 2和Fe 2+组成的一种强氧化剂，主要利用高活性的・O H 氧化降解废水中的有机物，在短时间内实现对有机物的完全降解，而且不受废水种类、成分和浓度的限制，适用于生化法难以处理的有机废水的处理[3]。
本研究采用Fento n 试剂法处理含甲醛的模拟有机废水，探讨了Fenton 试剂处理含甲醛有机废水的影响因素及其适宜条件，确定最佳的运行参数，然后将Fenton 试剂用于含甲醛的脲醛树脂废水的实际工程的处理，取得较好的效果。
1 实验部分
1.1 仪器、试剂和废水
Ecoscan 2p H6型酸度计：厦门中村仪器有限公司;X J 2ШCOD 快速消解装置：广东省医疗器械厂。
w (甲醛溶液)=37.0%～40.0%、w (双氧水)=30%、绿矾(七水硫酸亚铁)、氢氧化钠、浓
硫酸均为分析纯，市售。
废水水样是实验室配制的含甲醛的模拟废
水,COD 浓度约为1000mg/L 。1.2 实验方法
取水样250mL 置于500mL 烧杯中，用H 2SO 4或NaO H 调节p H 值，再向溶液中依次加入一定量的硫酸亚铁和双氧水，迅速混合，反应一定时间后，调节其p H 值至8以上，静置沉淀一段时间，取上清液测COD 。1.3 分析方法
废水的p H 值用Ecoscan 2p H6型酸度计直接测定,COD Cr 按国家标准方法(G B1194289)测定。
2 结果与讨论
2.1 最佳H 2O 2和Fe 2+投加量的确定
取水样250mL 置于500mL 烧杯中，用H 2SO 4调节p H =3，在n (H 2O 2)∶n (Fe 2+)=4
时,H 2O 2投加量分别为12、24、36、48、60、72、84mmol/L ，反应2h 后，将p H 调至8以上，沉淀静置1h ，取上清液测COD Cr 。实验数据如图1所示。
c (H 2O 2)/(mmol ・L -1)
图1 H 2O 2投加量对COD Cr 去除率的影响
个人鉴定材料Fenton试剂作用机理一般认为H2O2在Fe2+的催化作用下发生均裂，产生氧化能力仅次于氟的・O H,・O H进攻有机物R H，引起有机物自由基R・的链引发、链传递以及链中止，从而使有机物结构发生碳链断裂，最终被氧化为CO2和H2O 等无机质[4]。其反应机理如下:
H2O2+Fe2+Fe3++O H-+O H・(1)北京住房公积金查询
Fe2++O H・Fe3++O H-(2)
H2O2+Fe3+Fe—OO H2++H+(3)
咖啡店英文
Fe-OO H2+HO2・+Fe2+(4)
HO2・+Fe2+HO-2+Fe3+(5)
HO2・+Fe3+Fe2++H++O2(6)
HO・+H2O2HO2・+H2O(7)
由图1可见，随着H2O2投加量的增加，模拟废水的COD Cr去除率先迅速增大，当H2O2投加量增加到72mmol/L后趋于平缓。这是由于在H2O2投加量过低时，无法产生足够的O H・使有机物充分降解，当H2O2的投加量达到一定值后体系中有机物的氧化分解反应已经完成，其产物的性质相对稳定，就不再发生反应(1)等反应了，即体系中还有H2O2残留，而H2O2的存在会对COD Cr的测量产生影响，使所测得的COD Cr偏高，即COD Cr去除率降低。
Fe2+投加量对去除率的影响见表1。当固定H2O2的投加量时，随着n(H2O2)∶n(Fe2+)的不断变化，即Fe2+的投加量不断增加，去除率是先升高，在n(H2O2)∶n(Fe2+)=4到达高峰后又下降的。这是由于当Fe2+浓度很低时,H2O2分解反应(1)很慢，产生的O H・量少，从而限制了去除效率；当Fe2+浓度很高时,H2O2分解速度加快，单位时间内产生的O H・过多，从而发生(6)、(7)等反应，产生O2，使H2O2发生无效反应，去除率降低。因此，实验选择n(H2O2)∶n(Fe2+)=4。
表1 不同n(H2O2)∶n(Fe2+)对COD Cr去除率的影响
H2O2投加量/(mm ol・L-1)不同n(H2O2)∶n(Fe2+)时的COD Cr去除率/% 108642
3654.4152.9455.6057.3551.47
4863.9765.7072.5572.5066.18
7273.2485.9285.9290.8583.80
2.2 反应时间的影响
取模拟废水250mL，调节废水p H=3，固定H2O2投加量为72mmol/L,FeSO4・7H2O投加量为18mmol/L，考察反应时间从0.5～3.5h，模拟废水COD Cr去除率的变化情况，实验数据如图2所示
。
反应时间/h
图2 反应时间对COD Cr去除率的影响
由图2可知，随着反应时间的增加，去除率逐渐增大，到2h以后，去除率基本上保持不变。反应前期去除率增大的较快，后期比较平缓，这种现象可归结为反应动力学上反应速度的降低。这是由于前期的反应主要是由Fe2+催化完成的Fenton 反应，速度很快，随着反应的进行,Fe2+因为反应的消耗而迅速减少，起主导地位的成为由Fe3+催化的类Fenton反应，速度很慢[5]。因此整个实验的反应时间选择为2h是合理的。
2.3 废水初始pH值的影响
取模拟废水250mL，固定H2O2投加量为72 mmol/L,FeSO4・7H2O投加量为18mmol/L，反应时间为2h，考察p H值对COD Cr去除率的影响，实验数据如图3所示
。
废水初始p H香炸鸡翅
图3 废水初始pH值对COD Cr去除率的影响
由图3可知，在酸性条件下，废水初始p H值对去除率的影响不是很明显，去除率都在80%以上。p H=3时的去除率最大，达到90.75%。由反应(1)～(7)知，在酸性条件下,Fenton试剂的反应能很好地进行，在中性和碱性的条件下，反应会受到抑制。p H<3时，溶液中氢离子浓度过高，直接影响到Fe2+、Fe3+间的络合平衡体系,Fe3+不能顺利地还原为Fe2+，从而影响了Fenton试剂的
・
7
2
・
第3期简 磊，等.Fenton试剂处理含甲醛有机废水的研究
氧化能力。p H >3后，去除率的总体趋势是下降的，这是由于在p H 值较大时,Fe 2+容易形成
Fe 3+，而生成的Fe 3+又可能形成羟基铁复合物，而且此时Fe 2+还容易以氢氧化物的形式沉淀下来而失去活性，从而导致溶液中Fe 2+浓度的降低，因此产生的・O H 也相对降低,Fento n 试剂的氧化能力下降。
3 Fenton 试剂处理脲醛树脂废水的应用
油端子脲醛树脂价格低廉，是广泛应用于木材及夹板加工的胶水原料，它是由尿素和甲醛在催化剂作用下经加成和缩聚反应生成的低分子量树脂，其中含有大量的甲醛。本实验取实际生产脲醛树脂的洗缸废水，探讨Fenton 氧化预处理实际含甲醛废水的可行性。
取脲醛树脂废水250mL 置于500mL 烧杯中，调节废水p H =3，固定n (H 2O 2)∶n (Fe 2+)=4，改变H 2O 2的投加量，分别为54、72、90mmol/L ，反应2h 后，将p H 调至8以上，沉淀静置1h ，取上清液测COD Cr 。实验数据如表2所示。
表2 不同H 2O 2投加量对COD Cr 去除率的影响
H 2O 2投加量/(mmol ・L -1)
去除率%
5472.227280.5690
81.53
脲醛树脂废水的COD Cr 值约为1900mg/L ,
其中含甲醛，由表2可知，当H 2O 2的投加量为72mmol/L 时,COD Cr 的去除率达到80.56%,Fenton 预氧化该类废水的效果比处理甲醛模拟废水的稍差，主要是废水中的聚合物是较难氧化的有机物，但是采用Fenton 试剂进行氧化预处
理，已经大大降低了该废水的有机负荷，反应以后的COD Cr 为369mg/L ，并且毒性大大降低，完全
可以将其和生活污水混合，排入城市污水管网，进入污水处理厂处理，减少处理成本。
4 结 论
(1)Fenton 试剂氧化法是有效降解废水中甲
醛的一种高级氧化技术，其氧化过程受H 2O 2的投加量、Fe 2+的投加量、反应时间、废水的p H 值
等因素的影响。
(2)在原水COD Cr 约为1000mg/L ,H 2O 2的投加量为72mmol/L ,n (H 2O 2)∶n (Fe 2+)=4,p H =3，反应时间为2h 时,COD Cr 的去除率最大，可达90.85%。
(3)使用Fenton 试剂对脲醛废水进行预处理达到很好的效果,COD Cr 的去除率可达到80.56%，经化学
氧化处理后，破坏了甲醛的生物毒性，完全可以将其和生活污水混合，进入污水处理厂处理，从而减少处理成本。
[参 考 文 献]
[1] 余孟杰.化学危险品安全保管[M ].北京：化学工业出版
社,1983.
[2] L u
Z
J ,Hegemann
W.
Anaerobic连续报道
toxicity
and劳务合同下载
biodegradation of formaldehyde in batch cult ures [J ].Water Rearch ,1998,32(1):209～215.
[3] 孙晓君，冯玉杰，蔡为民，等.废水中难降解有机物的高级氧
化技术[J ].化工环保,2001,21(5):264～268
[4] 祝万鹏，杨志华，王利，等.亚铁2过氧化氢法处理DSD 酸生
产氧化母液的研究[J ].环境科学,1995,16(1):19～23.
[5] Malik P K ,Sa Ha S K.Oxidation of direct dyes wit h
hydrogen peroxide using ferrous as catalyst [J ].Separation and Purification Technology ,2003,31(3):241～250.
T reatment of organic w aste w ater containing
formaldehyde by Fenton reagent
J IAN Lei ,WAN G Xiao 2jun ,MA I J un 2sheng ,GU Xiao 2yang
(School of Envi ronment al S cience and Engi neeri n g ,Sout h Chi na Uni versit y of Technolog y ,
Guangz hou 510640,Chi na )
Abstract :The influencing factors and optimal operating conditions for the treatment of organic waste water containing formaldehyde using Fenton reagent were studied.The optimal operating conditions determined by experiment are as follows :when the COD Cr of the wastewater was about 1000mg/L ,n (H 2O 2)∶n (Fe 2+)=4,the dosage of H 2O 2was 72mmol/L ,p H =3and the oxidation time was 2hours.Under the conditions ,the COD Cr removal rates were up to 90.85%.The effect of the pretreatment of urea formaldehyde resin waste water containing formaldehyde using Fenton reagent was also studied.Under the optimal operating conditions ,the COD Cr removal rates were up to 80.56%.
K ey w ords :Fenton reagent ;Urea formaldehyde resin ;Formaldehyde ;Chemical oxidation
・
82・
化 工 科 技 第15卷
