乙草胺废水处理技术研究*

李新惠，姚海波，相丽英

(滨州学院化学工程系， 山东　滨州　256603)



乙草胺废水处理技术研究*

李新惠，姚海波，相丽英

(滨州学院化学工程系， 山东滨州256603)

采用混凝法、Fenton法这两种方法来降低乙草胺废水的COD。混凝法，分别从PAC用量、PAM用量以及pH值三方面研究了其混凝行为；针对Fenton法，则是从H2O2用量、H2O2和Fe2+的比值、pH值和反应时间四个方面研究了催化氧化过程；实验结果表明，当PAC用量为1 g/L，PAC/PAM=20:1，pH=7时，混凝效果最好;当H2O2用量为16.65 mL/L，H2O2/Fe2+=5:1，pH=4，反应时间为90 min时，Fenton法对降低废水COD的效果最好。

降低COD；混凝；Fenton氧化

乙草胺(acetochlor)是重要的旱田除草剂[1]，它的广泛应用，使其不可避免地进入农田水、河水，甚至湖泊等水体中，尤其是农田水。此类废水如不经过处理直接排放到市政管网和附近河流，会对水环境和人类健康造成严重的污染和损害。因为乙草胺农药废水浓度高、有机物成分复杂、色度较大等特点[2-3]，使得COD降低比较困难。一直以来，人们都在寻求经济有效的处理工艺技术来解决农药废水的污染问题。研究结果表明，对于成分复杂的农药废水，通常是将几种工艺手段综合使用以使效果更加明显[4]。本研究拟采用混凝、Fenton氧化法以及吸附相结合的方式来处理废水。化学混凝法主要针对水中微小悬浮物和胶体物质，通过投加化学药剂产生的凝聚和絮凝作用，使得胶体脱稳形成沉淀而去除[5]。作为废水处理领域应用较早的方法之一，混凝法具有使用简单、设备投资少、成本较低等优点[6]。常用的絮凝剂主要有PAC(聚合氯化铝)、PAM(聚丙烯酰胺类)等。Fenton试剂是由过氧化氢和二价铁盐以一定比例混合组成的一种强氧化剂[7]，Fenton试剂的实质是在Fe2+的催化作用下，与过氧化氢之间发生链反应，而形成具有强氧化能力的-OH自由基，它不仅能够使共轭体系被氧化打破，还可以使有机物分子最终转化成二氧化碳和水等小分子[8]。树脂吸附作为近年来有机化工废水处理的热点课题，具有适用范围广、吸附效率高、树脂性能稳定、工艺合理、操作简单，不会引进新污染物、易于实现工业化等特点[9]。

1　实　验

1.1试验材料

实验水样为滨州某乙草胺农药生产企业废水处理池中水样，试样水质pH值为8.5，COD为64000～66000 mg/L，SS为0.8133 g/L。

1.2实验方法

在一定的实验条件下，采用混凝法、Fenton氧化法、吸附法三种方法对水样进行处理研究，以探讨不同方法对降解效果的影响，实验中降解效果以COD去降率来表征，实验均在室温条件下进行，采用重铬酸钾法来测定废水的COD。

通过正交试验和单因素实验相结合的方法确定各种方法的影响因素以及各种因素的影响程度，最终通过正交数据分析得到每种方法的最佳工艺参数。

2　结果与讨论

2.1混凝法正交实验结果

取适量稀释后的低浓度废水，进行静态正交实验，综合考察了PAC用量、PAC/PAM、pH值对废水处理效果的影响。正交实验与水平表见表1，正交实验结果见表2。极差R是每个因素中的最大值与最小值的差值。R越大，说明该因素对试验指标的影响越大。根据R大小，可以判断因素的主次顺序。

表1　混凝法处理废水的正交实验因素水平Table 1　Factors and levels of orthogonal test

表2　混凝法正交实验方案与结果Table 2　Results of orthogonal test

在混凝试验的影响条件中居主体地位；在对各种数据的方差分析后，我们得到因素B>因素C>因素A的排序，说明因素B——PAC用量对试验的影响程度最大，第二个是因素——PAC/PAM，最后一个是pH值。絮凝剂PAC具有较好的吸附能力,其可以在较小的投加量下获得较好的吸附效果,但并不是说投加量越高越好,如果投加量过高时,反而会使处理效果降低,因为无机絮凝剂通过水解发生多种聚合反应来生成许多长链状的羟基聚合物来实现其作用,如果投加量过高的话,将不利于聚合物的生成。

2.2Fenton法处理原水样

Fenton法处理原水样的影响因素主要有：H2O2用量、H2O2和Fe2+的比值、pH值和反应时间。根据正交实验法，我们做了四因素三水平的正交表(表3、表4)。

表3　四因素三水平正交表Table 3　Factors and levels of orthogonal test

表4　Fenton法正交实验方案与结果Table 4　Results of orthogonal test

续表4

833.310390607607.94933.320430622305.71水平实验结果总和T1184240180810185710187670T2180810177870175420175910T3182280188650186200183750T1/361413.333336027061903.3333362556.66667T2/3602705929058473.3333358636.66667T3/36076062883.3333362066.6666761250级差R39203593.3333333763.3333331143.33333T=547330

对于甲醛水，根据极差R的大小排序，我们得到因素A>因素C>因素B>因素D的排序，说明因素A对试验的影响程度最大。

对废水而言，针对H2O2用量对Feoton氧化的影响做单因素实验，结果见表5和图1。

表5　废水Fenton单因素实验Table 5　Single factor experiment

图1　废水Fenton单因素实验Fig.1　Curves of single factor experiment

通过单因素实验可以发现，随着H2O2加量的增加，其分解产生的·OH越来越多，使Feoton氧化的效果越来越好，COD值也一直在下降，然而在投加量达到一定程度后，过量的H2O2将催化剂中的金属离子氧化了，使催化剂失效同时也消耗了H2O2也抑制了·OH的产生。

3　结　论

(1)混凝正交试验结果表明，在实验条件是pH=7、PAC用量为1 g/L、PAC/PAM=20:1时，混凝的效果最好，此时COD下降率为25.16%且在对数据进行正交分析后得出：PAC用量在混凝试验的影响条件中居主体地位，对试验的影响程度最大，第二是PAC/PAM，最后一个是pH值。

(2)Fenton正交试验结果表明，在实验条件是pH=4、H2O2用量为16.65 mg/L、H2O2/Fe2+(mol)=5:1，反应时间为90 min时，COD降低量最大，下降了12.39%，且在对数据进行正交分析后得出：H2O2用量对于Feoton实验的影响程度最大；在Fenton单因素实验中，在温度为45 ℃，pH=4，H2O2/Fe2+=5:1，反应时间为90 min时，随H2O2用量的增加，COD先下降后上升，22.2 mg/L时COD最小。根据Fenton试剂氧化原理，我们知道适量的H2O2与Fe2+反应可以产生大量具有强氧化能力的·OH，但是过量的双氧水也是自由基的俘获剂会抑制溶液中·OH的浓度，所以当H2O2用量超过22.2 mg/L时COD的值会升高。

[1]陈东海, 操庆国.中国农药废水处理现状[J].北方环境,2004,29(6):43-46.

[2]瞿福平,杨义燕,冯旭东,等.含氮农药的好氧生物降解性能及废水治理对策[J].环境科学,1999,20(4):12-15.

[3]郑和辉,叶常明.乙草胺在水中的光化学降解动态研究[J].农药科学与管理,2001,22(6):12-13

[4]谢冰.农药废水处理工艺研究[J].上海环境科学,1996,15(10):28-30.

[5]苏威.无机絮凝剂发展及建议[J].工业水处理,1993,13(1):3-7.

[6]杨玉琦,王铮.我国混凝剂与絮凝剂的研究及应用进展[J].水处理信息报导,2004(3):5-7.

[7]邓芳芳.基于粉煤灰的类Fenton催化处理对硝基苯酚废水研究[D].大连理工大学,2009.

[8]E Chevallier,et al.“Feoton-like”reaction of methylhydroperoxide and ethylhydroperoxide with Fe2+in liquid aerosols under tropospheric conditions.Atmospheric Environmental, 2004(38):921-933.

[9]丁春生,李达钱.化工废水处理技术与发展[J].浙江工业大学学报,2005,33(6):647-651.

Comprehensive Treatment Technology Research of Acetochlor Wastewater*

LIXin-hui,YAOHai-bo,XIANGLi-ying

(Department of Chemical Engineering, Binzhou University，Shandong Binzhou 256603, China)

Coagulation, Fenton methods are used to reduce the COD of acetochlor wastewater. The behaviors of coagulation were studied from the PAC dosage, PAM dosage and pH valuein. For Fenton method, catalytic oxidation process was studied from H2O2dosage, H2O2and Fe2+ratio, pH and reaction time. Experimental results showed that when PAC dosage was 1 g/L, PAC/PAM=20:1, pH=7, the coagulation effect szs best. When H2O2dosage was 16.65 mL/L, H2O2/Fe2+=5:1, pH=4, the reaction time was 90 min. Fenton method worked best to reduce the COD.

reduce COD; coagulation; Fenton oxidation

国家级大学生创新创业训练计划项目(201510449035)；滨州学院科研基金(BZXYG1417)。

姚海波，实验师，主要从事化学材料研究。

X592

B

1001-9677(2016)08-0064-03