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深度氧化技術處理焦化廢水的研究

文檔作者：劉智峰文檔來源：陜西理工學院化工學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月16日
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第41卷第10期
2012年10月
化工技術與開發(fā)
Technology &amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．41 No．10
Oct．201 2
深度氧化技術處理焦化廢水的研究
劉智峰
(陜西理工學院化工學院，陜西漢中723001)
摘要：首先用改性焦炭、硫酸鋁、PAM對焦化廢水進行預處理，結果表明改性焦炭預處理焦化廢水效果最佳，
COD去除率為29．7％。然后利用Fenton~劑對焦化廢水深度處理，單因素實驗和正交試驗結果表明，當pH=4，H202投
加量為15mmol·L- ，【 +】，[I-I202]=1：10，反應時間30min時，處理效果最佳，COD去除率可達92％。各因素對COD去
除率影響的強弱順序為：pH>H：O2j殳加量> +／H2()2的摩爾比。
關鍵詞：改性焦炭；焦化廢水；處理效果
中圖分類號：x703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-99~(2o12)lO-OO41-o3
焦化廢水是煤在高溫干餾以及煤氣凈化、化學
產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，其中含有酚、氨氮、氰、
苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，成分復雜，
污染物濃度高，色度高，毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是
一種典型的難降解有機廢水Ⅲ。近年來，焦化廢水
治理技術主要有化學氧化法(臭氧氧化法、Fenton
試劑氧化法、光催化氧化法、其它氧化法)、物理化學
處理法(電氧化還原法、吸附法、化學混凝沉淀法)
以及生物處理法(生物流化床、固定化生物處理技術
及生物脫氮技術)。
深度氧化技術是通過產(chǎn)生具有高反應活性的羥
基自由基(·OH)來氧化降解有機污染物的處理方
法，F(xiàn)enton試劑氧化法是深度氧化技術中的一種常
用技術，它是利用Fe 的催化作用使H：O 生成羥
基自由基(·OH)。羥基自由基(·OH)有強氧化
性，可將廢水中大多數(shù)有機物氧化分解成小分子物
質(zhì)[2]。利用Fenton試劑的強氧化性處理焦化廢水，
期望能夠取得良好的COD去除率和色度去除率，為
該類廢水在生產(chǎn)實際中的處理提供新技術。
1材料與方法
1．1廢水來源與性質(zhì)
實驗所需焦化廢水取自漢中某焦化廠。水質(zhì)情
況見表1。
表1 廢水水質(zhì)參數(shù)表
收稿日期：2012．07．05
1．2 實驗儀器與試劑
儀器：722型分光光度計、98 1磁力攪拌機、
pHS一3C型pH計、電子分析天平、冷凝回流裝置以
及常用玻璃儀器、電熱套。
試劑：改性焦炭、分析純聚丙烯酰胺(PAM)、硫
酸鋁、硫酸亞鐵、30％雙氧水。
1．3 實驗方法
COD 測定采用《GB1 1914—89重鉻酸鉀法》；氨
氮測定采用納氏試劑法，pH值測定采用pHS一3C型
pH計測量；色度測定采用稀釋倍數(shù)法p 。
2 結果與分析
2．1 預處理實驗
實驗先對焦化廢水預處理，選取改性焦炭(將焦
炭制成20mm左右的粒徑，在高溫條件下活化1h)、
聚丙烯酰胺(PAM))、硫酸鋁3種絮凝劑進行預處理。
在3個燒杯中各取100mL焦化廢水，加入改性焦
炭13g、聚丙烯酰胺(PAM)0．1g、硫酸鋁(濃度10g·IJ-
)30mL，調(diào)節(jié)pH為8，攪拌速度300r·min～，攪拌
30min，靜置30min，取液面下2cm處清液測其COD。
實驗結果見表2。
表2 預處理實驗結果
實驗結果表明改l生焦炭是3種絮凝劑中去除率
最高的，可達29．7％，經(jīng)過預處理后焦化廢水COD
降至2980 mg·L～。
42 化工技術與開發(fā) 第41卷
2．2 單因素實驗
2．2．1 pH值對焦化廢水處理效果的影響
取7份焦化廢水各200mL，調(diào)節(jié)pH分別為
1、2、4、6、8、10、12?？刂泼總€燒杯H2O2投加量
為15retool·L～，【Fe ]／[H2O2】=l：l0，反應時間為
30min，過濾后測定濾液COD值。實驗結果見圖1。
pH值
圖1 DH值對焦化廢水處理效果的影響
由圖1可見，當pH值由1升至4時，COD去除
率逐漸增大，當pH值在4時COD去除率最大，可達
85％。當pH值大于4時，COD去除率會迅速下降，在
堿性范圍內(nèi)處理效果不高。在較低pH值條件下，有
利于體系中·OH自由基的產(chǎn)生，對有機物質(zhì)氧化l生能
增強，升高pH值則抑制了·OH自由基的生成，進而
影響Fenton試劑的氧化I生能，導致COD去除率下降。
2．2．2 H，O，投加量對焦化廢水處理效果的影響
取200mL焦化廢水6份，調(diào)節(jié)pH為4，H O：投
加量分別3．0mmol·L『 ，6．0mmol·L～，lOmmol·L～，
15mmol·L一 ，18mmol·L一 ，25mmol·L一 ，[Fe 】／
[H O 】=1：10，反應時間為30min，過濾后測定濾液
COD值。實驗結果見圖2。
圖2 H2O2投加量對焦化廢水處理效果的影響
由圖2可見，最初焦化廢水COD去除率隨
H O 投加量的增加而迅速提高，當H O 投加量為
15mmol·L 時，COD去除率達到88．2％，再增加
H：O：投加量，COD去除率逐漸下降。這是因為在
H O 濃度較低時，濃度增大可以加大·OH自由基
的生成，但當H O 濃度升高到一定程度后，H O 破
壞生成的·OH自由基，造成H：O 自身無效分解。
2。OH+H202— 2 H20+02，過多的H202還能氧化
Fe 生成Fe ，抑制·OH自由基的形成[41。
2．2_3 【Fen]，[H O ](摩爾比)對焦化廢水處理效果
的影響
取200mL焦化廢水6份，調(diào)節(jié)pH為4，H2O2
投加量為15 mmol·L一，調(diào)整【Fe +】／【H20 】分別為
1：3，1：5，1：8，1：10，1：12，1：15，反應時間為
30rain，過濾后測定濾液COD值，實驗結果見圖3。
鬟
[Fe2q／[H202](摩爾比)
圖3 [Fe 】／【H202】對焦化廢水處理效果的影響
由圖3可見，隨著 蚴的增大，COD去除
率逐漸增大，當[Fe2+]／[tt2Od=1：10時，COD去除率最
大，為85．8％，再增加 m 02】時，COD去除率反而
出現(xiàn)下降的趨勢。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是當Fe2 濃
度過高時，根據(jù)反應： +·OH— Fe3 +OH-，其會消
耗已產(chǎn)生的·OH；而當略 濃度過低時，體系產(chǎn)生·OH
的速率則較幔，且會導致Fe 濃度變低，最終導致Fe
與Fe 之間的轉化受阻，嚴重破壞Fenton體系鏈式反
應的延續(xù)，從而影響Fenton體系的氧化能力翻。
2．2．4 反應時間對焦化廢水處理效果的影響
取200mL焦化廢水6份，調(diào)節(jié)pH為4，H O
投加量為15mmol·L一，[Fe 】／[H202]=1：10，調(diào)整反
應時間分別為10min、20min、30min、40min、50min、
80min，過濾后測定濾液COD值。實驗結果見圖4。
薔
嵩
反應時間／rain
圖4 反應時間對焦化廢水處理效果的影響
P．．．．．．．．。．Lr．．．．．．。．．-．．。．．。．．．．。-．。。．．。．．． r．．．．．L ，
∞ 舳加∞ ∞ ∞ ∞ 加m 、褂
第1O期 劉智峰等：深度氧化技術處理焦化廢水的研究 43
由圖4可見，反應進行10mln時COD去除率即
達到了65％，此后COD去除率緩慢增加，當時間達
到30min時，COD去除率達到了85％。之后，隨著
反應時間的增加，COD去除率基本保持穩(wěn)定。
2-3 正交試驗
依據(jù)單因素實驗結果，對H：0 投加量，[Fe 】／
【H：0：]摩爾比，和pH值等3個因素取3個水平，套
用Lq(3 )正交表，以COD去除率為考察對象，通
過極差分析找出處理焦化廢水最佳實驗條件。正交
試驗因素及水平正交和試驗分析結果分別見表2和
表3。
表2 正交試驗因素及水平設計
由表3可以看出，根據(jù)正交試驗極差結果，3個
單因素對COD去除率影響的強弱順序為：pH值>
H：0 投加量>[Fe I／[H：O 】(摩爾比)，最佳組合為
A2B2C2，即：H2O2最佳投加量為15 mmol·L～，[Fe ]／
[H：O ]最佳比例為1：10，pH值為4。正交綜合得
出的最佳實驗條件與單因素完全吻合。
3 結論
(1)單因素實驗和正交試驗結果表明，最佳處
理條件為：H O 投加量為15 mmol·L一，[Fe ]／[H20：]
(摩爾比)=l：10，初始pH=4，反應時間30min。
(2)3個單因素對COD去除率影響的強弱順序
為：pH值> H202投加量>[Fe ]，[H202](摩爾比)。
參考文獻：
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其解決對策叭工業(yè)給排水，2000，26(6)：3．
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和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)【M】．北京：中國環(huán)境科
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【4】李品君，孟冠華，劉寶河，等．Fenton試劑+活性炭吸
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【5】趙曉亮，魏宏斌，陳良才，等．Fenton試劑氧化法深度
處理焦化廢水的研究[J]_中國給水排水，2010，26(3)：
93．95
Research on Treatment of Coking W astewater by Advanced Oxidation
L／UZhi-feng
(College ofChemical Engineering，Shaanxi University ofTechnology，Hanzhong 723001，China)
Abstract：Coking wastewater was pretreat by modified coke．a(chǎn)luminum sulfate and PAM．The results showed that the modified coke
had the best treatment eriect．a(chǎn)nd也e COD removal eficiency could reach 29． 7％ ．The optimum conditions of Fenton reaction for
coking wastewater by advanced oxidation were as followed：pH 4，H2O2 dosage was 1 5mmol／L
，
the ratio of Fe to H2O2 was 1：1 0，
and reaction time was 30 min．Under these conditions，the COD removal eficiency could reach 92％ ． Significance sequence of the
factors affected the C0D removal eficiency was：pH > H，0，dosage> ratio ofFe to H，O，
．
Key words：modified coke：coking wastewater：treatment efrect

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