甲乙酮是一類重要的有機溶劑，具有廣泛的用途。但是在其生產(chǎn)過程中，由于原料不純和副反應的存在，會產(chǎn)生一種生化性很差且濃度很高的有機物質(zhì)——叔丁醇。 叔丁醇大量排入污水處理廠會對其生物處理單元造成很大沖擊，影響污水廠的正常運行。因此廢水中叔丁醇的處理一直是困擾煉化企業(yè)污水廠運行的一大難題。
Fenton 試劑可通過 Fe2+ 的催化作用使 H2O2 產(chǎn)生氧化性極強的羥基自由基 ，尤其適用于高濃度難降解有機廢水的催化氧化處理。近年 來 Fenton 試劑法已成為廢水處理的研究熱點之一。筆者采用 Fenton 試 劑預處理實驗室叔丁醇模擬廢水，重點考察了 H2O2 投加量 、Fe2+投加量 、pH、反應時間等因素對氧化降解效果的影響 ，取得了良好的處理效果 。
1 實驗部分
1.1 實驗用水
實驗所用廢水模擬蘭州石化公司仲丁醇精制工段排放水，該模擬廢水由 1 L 蒸餾水與 5 mL 叔丁醇配制而成，其 COD 為 10 000 mg/L，pH 為 5.5~6.0，叔丁醇質(zhì)量濃度為 4.0 g/L。
1.2 實驗儀器和試劑
HT-4B 多頭磁力加熱攪拌器 ( 常州國華電器有限公司 ) ; pHS-3C 型實驗室 pH 計 ( 上海今邁儀器儀表有限公司 ) ; CTL-12 化學需氧量速測儀 ( 承德華函 儀 器 公 司 ) ; DR2800 便 攜 式 分 光 光 度 計 ( 美 國 HACH 公司 ) ; D 18 cm 定性濾紙 ( 杭州特種紙業(yè) 有限公司 ) 。
叔丁醇 ( 分析純 ，汕頭市西隴化工有限公司 ) ; H2O2( 質(zhì)量分數(shù)為 30%，分析純，北京化工廠 ); H2SO4 ( 質(zhì)量分數(shù) 98%，分析純 ，北京化工廠 ); FeSO4· 7H2O ( 分析純 ，北京世紀紅星化工有 限責任公司 ，質(zhì)量分數(shù) 99.0%~101.0%); 氫氧化鈉 ( 分析純 ，北京現(xiàn)代東方精細化學品有限公司 )。
1.3 實驗方法
取 200 mL 模擬水樣 (pH=5.0~6.0) 置于 250 mL 錐形瓶中 ，加入 FeSO4· 7H2O 后置于多頭磁力加熱攪拌器上攪拌 ，然后逐滴加入 H2O2，滴加完畢后開始計時，反應 2 h 后取過濾液上清液測其 COD。
1.4 分析與測試
COD 采用微回流比色法 〔1〕進行測定 ，pH 采用玻璃電極法測定 。
2 結(jié)果與討論
2.1 H2O2 投加量的影響
取13 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，攪拌 ( 溫度控制在 30 ℃ )，再分別 投 加 0.5、1.0、5.0、10.0、13.0、15.0、20.0、25.0、30.0、 35.0、40.0、45.0、50.0 mL H2O2，反應 2 h 后測定過濾液上清液的 COD，結(jié)果如圖 1 所示。
?圖 1 投加量對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖1可以看出 ，隨著H2O2 投加量的增加，COD 去除率增加 ，但當H2O2 投加量超過25 mL 后 ，去除率逐漸趨于緩和，因此選用H2O2 投加量為 0.125 mL/mL。
2.2 Fe2+投加量的影響
取5 組200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入0.25、0.50、0.75、1.0、1.25 g FeSO4· 7H2O，攪拌下( 控制溫度在30 ℃ ) 加入25 mL H2O2，反應2 h 后測定COD，結(jié)果如圖 2 所示。
?圖 2 Fe2+投加量對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖 2 可見，隨著 Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率升高，但當 Fe2+投加量 >0.75 g 后 ，COD 去除率逐漸趨于平緩。 故 Fe2+最佳投加量為 0.003 75 g/mL。
2.3 pH 的影響
取 6 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，用稀 H2SO4 依次調(diào)節(jié)廢水的 pH 分別為 3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0，然 后 分 別 加 入 0.75 g FeSO4· 7H2O 與 30 mL H2O2 〔2〕 ( 經(jīng)理論需氧量計算得出 )，反應 2 h 后測定 COD，結(jié)果如圖 3 所示。
?圖 3 pH 對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖 3 可見 ，在其他實驗條件相同的條件下 ， COD 去除率呈先增加 后降低的趨勢 ，當溶液 pH 在 5.0 左右時，COD 去除效果最好，這是由于 pH 過高時會抑制· OH 的生成 ; 而 pH 過低時 Fe3+很難被還原為 Fe2+，也不利于· OH 的產(chǎn)生 。 研究表明 ，F(xiàn)enton 反應體系的最佳 pH 范圍為 3~5，該范圍與有機物種類的相關性不大 〔3〕。
2.4 反應時間的影響
取 3 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水 ( 其 pH 為 5.5~ 6.0)，用稀 H2SO4 調(diào)節(jié) pH 至 5.0，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，置于磁力攪拌器上攪拌 ( 溫度 控 制 在 30 ℃)，然后分別加入 20.0、25.0、30.0 mL H2O2，反應 10、20、30、40、60、90、120 min 后取過濾液上清液測其 COD，結(jié)果如圖 4 所示。
?圖 4 叔丁醇模擬廢水 COD 隨反應時間的變化
由圖 4 可以看出 ，COD 隨反應的進行先增大后減小 ，在 30 min 時 COD 開始趨于平緩 ，反應 2 h 時 COD 基本保持不變。 這是由于反應開始時 Fe2+催化 H2O2 產(chǎn)生大量· OH，再加上廢水中叔丁醇濃度較高，從而導致 COD 陡然升高且高于原水的 COD; 隨著反應的進行· OH 逐漸被消耗 ，叔丁醇的濃度也 逐漸降低，所以廢水 COD 開始緩慢降低 。 因此確定最佳反應時間為 30 min。
2.5 驗證實驗
在上述實驗確定的最佳條件下 ( 即 pH=5，反應溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，F(xiàn)e2+加入量為 0.003 75 g/mL，反應時間為 30 min)，進行多次驗證實驗，發(fā)現(xiàn) Fenton 試劑氧化法對叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率穩(wěn)定在 91%。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。
3 結(jié)論
通過 Fenton 試劑氧化叔丁醇模擬廢水的 預處理實驗，得出以下結(jié)論：
(1)隨著 H2O2、Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率先增加后逐漸趨于平緩; 隨 pH 的增加 COD 去除率先增加后減小 ，pH 為 5 時 COD 去除率最大; 隨著反應的進行模擬廢水的 COD 先劇烈增加后下降 ，反應時間為 30 min 時模擬廢水的 COD 趨于平緩。
(2)在 pH=5，反應溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，F(xiàn)e2+投加量為 0.003 75 g/mL，反應時間為 30 min 的條件下 ，F(xiàn)enton 試劑對叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率可達 91%。
