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              芬頓處理技術在糖精鈉廢水處理中的應用 商丘廢水處理公司

              文章出處:未知發表時間:2022-04-07 13:53:33

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                糖精鈉是食品工業重要的甜味添加劑,其制備工藝是將鄰苯二甲酸酐酰胺化、酯化制成鄰氨基苯甲酸甲酯,再經重氮、置換、氯化后,再胺化、環化、參加NaHCO3等過程得到糖精鈉。由于生產中運用的原料品種多,工藝流程較長,各工序排出的廢水組分復雜,且含有大量的有機物,如鄰氨基苯甲酸甲酯、鄰氨基苯甲酸鈉、鄰氯苯甲酸甲酯、苯酐等難生物降解的單苯環衍生物及其化合物,具有COD高、色度深、高鹽、廢水量大等特性,直接排放會對環境形成很大的危害。目前,針對糖精鈉廢水的處置工藝,工業上多采用芬頓氧化法,該辦法應用了H2O2Fe2+離子在催化作用下,生成具有高反響活性的羥基自在基(?OH),與大多數有機物反響并使其降解的原理,其工藝操作簡單、反響快速、可連續絮凝等優點,但關于糖精鈉廢水中含有難降解的單苯環衍生物及其化合物,仍有一定的局限性。

                Fenton氧化絮凝處置:包括廢水pH酸堿度的調理、去除金屬離子以及生化深度處置。Fenton試劑氧化有機物的反響是以Fe2+H2O2催化生成羥基自在基,使糖精鈉生產廢水中的有機物在氧化劑的誘導作用下發作巧合或降解,構成分子量大小不同的產物,因而,改動了有機物在廢水中的原始物化性能,促進其降解和絮凝沉淀。20世紀70年代初,C.walling等人的研討標明,Fenton試劑氧化有機物的反響是以亞鐵離子作用過氧化氫生成?OH而實施的游離基反響,Eisen-hauer運用Fenton試劑處置苯酚廢水和烷基苯廢水取得勝利后,Fenton氧化法在工業廢水處置范疇遭到國內外的普遍注重,肖羽堂等人經芬頓試劑處置氯化苯廢水后,COD去除率達63%左右,色度去除率91%以上,生化值BOD5/CODcr0.068上升0.86以上,處置后的出水可生化性好,對生化過程無明顯的抑止作用。該辦法特別適用于難生物降解或普通化學氧化難以奏效的有機廢水的處置,糖精鈉生產廢水即屬于這樣一種難以生物降解的有機廢水。

               

                1、存在問題及計劃

               

                糖精鈉生產廢水的有機物濃度高、可生化性差,完整依托Fenton氧化法,是達不到預期的處置效果的。由于僅采取加大試劑投加量的辦法來降解有機物,固然可使局部難生物降解的有機物轉化為小分子的中間體,改動了其可生化性、溶解性和絮凝沉淀性,但COD去除率也只要60%左右,這主要是由于糖精鈉生產工藝道路較長,各工序所外排廢水水質的差別給集中處置形成了很大艱難。為到達徹底管理糖精鈉生產廢水的目的,我們依據糖精鈉生產過程各工序外排廢水水質的差別,分別采取了針對性的處置辦法。本實驗選擇酯化別離和置換工序產生的高濃度鄰氨基苯甲酸廢水,根據Cu2+H2O2發作類Fenton反響原理,應用Cu2+、Fe2+離子的協同效應,分離銅離子沉淀法和芬頓氧化法,使鄰氨基苯甲酸與銅離子反響生成鄰氨基苯甲酸銅沉淀,同時,Cu2+離子的引入強化了芬頓氧化法進行糖精鈉工業廢水處理的過程;對硫酸銅、硫酸亞鐵、過氧化氫的參加量實施研討,選取單要素實驗辦法肯定最佳工藝參數,由此拓展Fenton氧化法處置糖精鈉生產廢水的新思緒。

               

                2、實驗局部

               

                2.1 儀器和藥品

               

                儀器:LY-C3COD快速測定儀,DF-101S數顯加熱磁力攪拌器,真空泵,布氏漏斗。

               

                藥品:硫酸銅(CuSO4)(AR),硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)(AR),30%過氧化氫水溶液(AR)。

               

                2.2 實驗用廢水

               

                實驗用廢水取自開封某化工公司,糖精鈉生產安裝的酯化別離和置換工序所產生鄰氨基苯甲酸廢水,這兩個工序的廢水水質類似,其水質剖析結果見表1。

               

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                2.3 實驗辦法

               

                銅離子(Cu2+)的原子半徑較小,存在空的電子軌道,在光的作用下能與空氣中的氧分子作用構成活化絡合物“Cu2+—O2”,活化氧分子有利于進攻鄰氨基苯甲酸分子,使之被催化氧化成氧化型小分子,反響過程為:鄰氨基苯甲酸分子+Cu2+—O2+=氧化型有機小分子+H2O2+Cu2+;Fe2+離子除了具有催化氧化作用外,還能與H2O2生成極生動的羥基自在基去氧化鄰氨基苯甲酸分子;另外,固然銅離子與鄰氨基苯甲酸鈉生成沉淀,但該反響是可逆的,Cu2+、Fe2+離子在溶液中同時存在,兩者具有很好的協同作用。

               

                本實驗根據Cu2+H2O2發作類Fenton反響原理,應用Cu2+、Fe2+離子的協同效應,將銅離子沉淀法和芬頓氧化法相分離,討論硫酸銅、硫酸亞鐵、過氧化氫的參加量對COD去除率的影響,采用單要素實驗辦法,肯定最佳的強化芬頓氧化法處置糖精鈉酯化別離和置換工序廢水的工藝參數。首先取50mL糖精鈉廢水于燒杯中,投加適量的硫酸銅,常溫下攪拌30min,靜置沉淀30min,用布氏漏斗過濾;濾液再參加一定量的硫酸亞鐵和過氧化氫,常溫下攪拌40min,靜置沉淀30min,過濾后取濾液測定COD值,工藝流程如圖1。

               

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                3、結果與討論

               

                3.1 硫酸銅投加量對COD去除率的影響

               

                廢水50mL,硫酸亞鐵0.06g,過氧化氫16mL,硫酸銅投加量分別為0.55、0.75、0.95、1.15、1.35、1.55g時對廢水COD去除率的影響。

               

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                從圖2能夠看出,隨著硫酸銅投加量的增加,COD去除率先增加后略有降低。硫酸銅在投加量1.15g時,COD去除率最高,因而選擇1.15g實施下一步實驗。由于鄰氨基苯甲酸與銅離子反響構成鄰氨基苯甲酸銅沉淀是可逆反響,當硫酸銅參加量過多時,反響向反方向實施,使沉淀發作局部溶液,廢液中鄰氨基苯甲酸鈉含量增加,此時COD去除率會略有增加。

               

                3.2 硫酸亞鐵投加量對COD去除率的影響

               

                廢水50mL,硫酸銅1.15g,過氧化氫16mL,硫酸亞鐵投加量分別為0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14g時對廢水COD去除率的影響。

               

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                從圖3中能夠看出,硫酸亞鐵的增加使COD值呈降落趨向,去除率呈上升趨向,但到達一定量后,變化趨向不再明顯,這是由于隨著硫酸亞鐵含量的增加,加快了過氧化氫的合成速率,增加了水中羥基自在基的濃度,提升了有機污染物的降解速率,但過多的亞鐵離子會耗費體系中的輕基自在基,影響其反響進程,使整個體系氧化才能降低。當硫酸亞鐵投加量為0.1g時,COD去除率最大為58.7%。因而選擇0.1g實施下一步實驗。

               

                3.3 過氧化氫投加量對COD去除率的影響

               

                糖精鈉廢水50mL,硫酸銅1.15g,硫酸亞鐵0.1g,過氧化氫投加量分別為6、11、16、21、26、31mL時對廢水COD去除率的影響。

               

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                從圖4能夠看出,隨過氧化氫投加量的增加,COD值呈降落趨向,COD去除率先增加后略有降低。過氧化氫投加量在21mL,COD去除率最高,為68.9%。過氧化氫是輕基自在基的供體物質,當投加過量過氧化氫時,會使二價鐵疾速被氧化為三價鐵,此時即耗費過氧化氫,又抑止羥基自在基的生成,因而過氧化氫投加量超越26mL后,COD的去除率會略有降低。

               

                3.4 最佳工藝條件實驗

               

                最佳工藝條件實驗為:50mL糖精鈉廢水、1.15g硫酸銅、0.1g硫酸亞鐵、21mL30%過氧化氫,COD去除率76%,該工藝與芬頓氧化法相比,硫酸銅的參加強化了Fe2+離子的催化作用,提升了廢水中COD去除率。

               

                4、結論

               

                1)Fenton氧化法處置糖精鈉廢水過程中,硫酸銅的參加對糖精鈉生產中的酯化別離和置換工序所產生鄰氨基苯甲酸廢水的COD去除有較好的促進作用。

               

                2)Fenton試劑中硫酸亞鐵、過氧化氫的恰當添加有利于反響的實施,運用量能夠降低。

               

                3)50mL糖精鈉生產中酯化別離和置換工序的鄰氨基苯甲酸廢水,投加硫酸銅1.15g、硫酸亞鐵0.1g、30%過氧化氫21mL,其COD去除率為76%。

               


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