论文总字数：13018字

目 录

1引言 5

1.1研究背景 5

1.2芬顿氧化机理及其应用现状 5

1.3 国内外研究现状 6

1.4本课题研究内容及目的 6

2实验材料与方法 7

2.1实验材料 7

2.1.1废水来源 7

2.1.2实验试剂 7

2.1.3实验仪器 7

2.1.4水样的配制 8

2.1.5试剂的配制 8

2.2实验方法 8

2.2.1芬顿实验 8

2.2.2化学需氧量（COD）的测定 9

2.2.3紫外可见分光光度计的实验 9

3实验结果与讨论 10

3.1七水合硫酸亚铁的芬顿实验 10

3.1.1 芬顿试剂配比的探究 10

3.1.2 时间对芬顿处理效果的影响 12

3.1.3 pH值对处理效果的影响 12

3.2 六水合硫酸镍芬顿实验 13

3.2.1 芬顿试剂配比 13

3.2.2芬顿时间对降解率的影响 15

3.2.3 pH对邻苯二甲酸氢钾降解率的影响 15

3.2.4镍盐处理苯甲酸钠水样的芬顿实验…………………………………………………15

3.2.5镍盐与铁盐芬顿结果的对比 15

3.3芬顿试剂处理实际污水水样 16

4结论 18

参考文献： 18

致谢..……………………………………………………………………………………………………20

芬顿法降解苯系物的实验参数优化研究

张胜雨

，China

Abstract: Fenton time and pH on benzene homologues sewage treatment has an important impact on improving the reaction efficiency, reduce energy consumption point of view of time and pH, respectively, to explore Fenton degradation efficiency of potassium hydrogen phthalate and benzoic acid Impact. Experimental results show that the time between Fenton 30min to 60min and pH between 2-4 pairs laboratory Fenton degradation of potassium hydrogen phthalate and benzoate small. Experiment, it can take time and pH commonly Fenton experiment. Iron, cobalt, nickel fourth periodic Ⅷ group elements, their properties are very similar, also known as iron elements. In this paper, nickel sulfate hexahydrate instead of iron sulfate heptahydrate were Fenton experimental results obtained the best ratio of hydrogen peroxide and nickel sulfate hexahydrate 0.82. In order to investigate the effect of nickel salt catalyst Fenton time and pH on the degradation efficiency of potassium hydrogen phthalate and benzoic acid, and the results obtained Fenton time, pH had no significant effect on the Fenton treatment effect. Reference herein to actual water samples Fenton experimental results show that water samples can not be directly applied to the laboratory processing of potassium hydrogen phthalate and benzoic acid reagent ratio, specific water samples required field experiments suitable reagent ratio. Fenton above study and further optimize experimental parameters play a complementary role, the search for new Fenton can also play a reference.

Keywords: Fenton; Fenton time; pH; Sewage water samples

1引言

1.1研究背景

水是地球的血液，是人类机体不可或缺的构成物质，水也是人类经济活动的血脉，一旦离开水，地球、生命、纷繁的人类社会都会化为乌有。然而水污染在世界范围内既普遍又严重，对人类生存发展造成了巨大的威胁。废水处理是人类当前面临的环境问题之一，我们必须根据废水成分、污染程度和废水的量来选择合适且高效的处理方法。处理后的废水符合国家规定，我们才能将其排放或者寻找合适的用途。同时还要考虑废水处理过程中产生的污泥、残渣的处理利用和可能产生的二次污染问题，以及絮凝剂的回收利用等。目前人类已经采取了各种手段控制和治理水污染，例如，采用微生物法[^[2]]和活性污泥法[^[3]]用来处理生活污水或有机生产废水，沉淀法去除水中相对密度大于一的悬浮颗粒，中和法[^[4]]中和酸性或碱性废水等等。在许多工厂排放的印染污水、含酚污水、含油污水及二苯胺污水等污水处理过程中，具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，体现了很广泛的应用技术。芬顿法在处理污水方面起到了中流砥柱的作用，因此优化芬顿实验参数、探索更合适的芬顿试剂成为了广大污水治理者的重要项目之一。

1.2芬顿氧化机理及其应用现状

芬顿试剂于1894年被法国科学家Fenton在一项实验研究中发现，主要成分为过氧化氢（H₂O₂）和亚铁离子，其在酸性条件下具有强氧化性。在酸性条件下过氧化氢在催化剂亚铁离子的催化作用下生成强氧化性的羟基自由基，其反应机理[^[5]]式：

芬顿氧化技术属于高级氧化技术（AOPs）之中的一种[^[6]]。与其他氧化剂相比芬顿体系所产生的中间态活性物质羟基自由基(·OH)，具有更高的氧化电极电位(E=2.73V)。由此可见，·OH比其他常见的氧化剂的标准电极电位都要高，即与其它氧化剂相比，有更强的氧化能力，是仅次于F₂的氧化剂，所以能够成功地降解污水中的苯系物。除此以外，芬顿试剂，在水处理成本上也低于其它可用的氧化剂，处理效率较高。因此，一直广泛的应用于含有苯系物污水的处理。

对苯系物的研究最早可追溯到19世纪。早在1825年，英国科学家法拉第（Faraday）用蒸馏的方法从鱼油等类似物质的热裂解[^[7]]产品中分离得到较高纯度的苯，称其为“氢的重碳化合物”，并测定了其基本物理性质和化学组成。此后又相继发现了甲苯，二甲苯等物质，并统一命名为苯系物。

许多苯系物对生物体具有毒性，对人类健康能够产生直接危害。经研究，BTEX[^[8]]具有神经毒性，引起神经衰弱、头痛、失眠、眩晕、下肢疲惫等症状，和遗传毒性（破坏DNA），长期接触可以导致人体患上贫血症和白血病。除了对人类健康产生直接的影响外，许多苯系物还能够引起城市的光化学烟雾[^[9]]，产生二次污染对人类健康产生更大的危害。苯系物的污染范围不仅仅局限在一个城市或国家内，随着它的扩散与迁移，甚至可能引起包括大规模区域环境问题。 水中苯系物污染主要来自石油、制药及油漆生产等化工厂污水排放，发达的水路航运船舶的尾气排放和油污泄露也是水中苯系物主要来源之一，由于源头多，范围广，给治理带来了诸多不便。

2~4或者 2~3一般被当作是芬顿实验中的最佳pH。芬顿反应中的pH不宜过高，过高的pH会抑制羟基自由基(·OH)的产生，相反，当pH过低时，Fe² 与Fe³ 之间的转换平衡会被打破，使催化反应的效果大打折扣，从而从而降低了COD[^[10]]的去除率，不利于氧化反应的进行。

除此以外，芬顿处理存在有机物矿化[^[11]]不充分、用铁盐作催化剂时产生大量铁泥带来二次污染、H₂O₂易挥发损失利用率不高等问题。

实际芬顿处理污水的缺点主要表现在以下几个方面：

（1）芬顿处理劳动强度大。双氧水操作难度大，硫酸亚铁投加必须是固体，且硫酸亚铁含铁20%左右，相对于聚铁的11%，大大增加了污泥处理强度。

（2）芬顿处理的成本高，污泥多。芬顿试剂用量大而且价格不低，水处理设备成本高，需要定期维修的费用也不低。芬顿处理产生的大量污泥，需要二次处理，也是一笔不小对的开支。

(3)芬顿处理容易返色。实际应用中芬顿试剂的投加量不易控制，此外，如果三价铁没有完全沉淀容易导致废水呈现出微黄色或黄褐色。

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