Fenton体系处理废纸造纸废液中典型污染物实验研究

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造纸产业在我国发展迅速,其中相当一部分纸张的生产原料源于废纸回收,在废纸回收的过程中加入的脱墨剂使纸张上的油墨及添加剂释放到水中,若不经处理,势必会对环境造成危害。基于Fenton体系的高级氧化技术具有极强的氧化性和对有机物处理的广谱性,因此本研究中采用Fenton体系处理废纸造纸废水中典型的有机污染物,以期为实际的应用处理提供参考。通过对脱墨污泥萃取后的有机相进行气相色谱-质谱分析,确定了其中有机物的主要成分,选择了二苯甲酮(BP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为本实验研究对象。通过研究单独投加H2O2、Fenton体系和UV-Fenton体系对有机污染物的降解,得知单独投加H2O2对该两种污染物无降解效果,而Fenton体系和UV-Fenton体系则有明显的降解效果,且UV-Fenton体系的降解效果明显优于Fenton体系。对于Fenton体系降解两种污染物,通过控制变量实验,得到反应最佳的Fe2+和H2O2投加量比例为1:6,最佳的反应初始pH为4。在最佳的实验条件下,要使1mg/L的BP溶液得到有效降解,建议最佳Fe2+的初始浓度为150μmol/L,此反应30min时BP的降解率为95.0%,要使1mg/L的DBP溶液得到有效降解,建议最佳Fe2+的初始浓度为200μmol/L,此反应30min时DBP的降解率为96.3%。使用UV-Fenton体系降解两种污染物,在最佳的实验条件下,配合75WHg灯放射UV,要使1mg/L的BP溶液得到有效降解,建议最佳Fe2+的初始浓度为50μmol/L,此反应30min时BP的降解率为93.7%,要使1mg/L的DBP溶液得到有效降解,建议最佳Fe2+的初始浓度为150μmol/L,此反应30min时DBP的降解率为95.0%。可知UV提高了反应速率,且减少了药剂投加量。通过LC-MS对反应体系进行产物分析,可知BP在反应中断裂了碳碳键,转化为了分子量更小的产物,也有部分BP发生了自由基的加成反应;而DBP在反应中主要断裂了支链上的碳碳键。此外,通过反应动力学对降解过程进行拟合,发现两个假一级反应的加和可以较好地模拟反应过程,反应初期为足量的Fe2+和H2O2反应生成的·OH主导了反应,在反应的5分钟内,Fe2+迅速消耗并被氧化为Fe3+,此后主要通过Fe3+还原Fe2+产生·OH,而还原过程较为缓慢,因此有机污染物的降解速率变慢。通过Fenton体系和UV-Fenton体系处理混合污染物废水,处理效果依然较好,认为在反应第一阶段中·OH是过量的,即使污染物的量适量增加也可被去除。
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