fenton試劑催化降解印染廢水[畢業(yè)設(shè)計(jì)]

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p>　　Fenton試劑催化降解印染廢水</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 環(huán)境

2、工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要: 論文初步研究了采用Fenton試劑降解含甲

3、基橙染料的模擬廢水，通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，考察了不同F(xiàn)e2+濃度、pH值以及H2O2濃度對(duì)甲基橙降解效果的影響。結(jié)果表明：影響處理效果各因素的重要性大小順序?yàn)椋?pH值>Fe2+濃度>H2O2濃度。當(dāng)溶液初始濃度為100mg/L，pH為3、H2O2和Fe2+的濃度分別為7.8mmol/L和0.43mmol/L時(shí)，反應(yīng)15分鐘后甲基橙的降解率可達(dá)95％以上。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 甲基橙； Fent

4、on試劑；脫色</p><p>　　Abstract：This paper preliminarily investigated the degradation of dye wastewater with methyl orange by Fenton reagent. Three endependent variable, viz, Fe2+ concentration, pH of solution and

5、 H2O2 concentration were transformed through orthogonal experiment. The results showed that for above three factors, pH value was most important, Fe2+ concentration was second and H2O2 concentration was third. When the

6、initial methyl orange concentration was 100mg / L , pH was 3 and H2O2 , Fe2+ concentration</p><p>　　Keywords：dye wastewater; Methyl orange; Fenton reagents</p><p><b>　　目 錄</b><

7、/p><p><b>　　摘要:I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1．1 印染廢水的特點(diǎn)1</p><p>　　1．2 印染廢水的來(lái)源2</p><p>

8、;　　1．3 印染廢水的危害3</p><p>　　1．4 Fenton法概況3</p><p>　　1．5 Fenton試劑氧化機(jī)理4</p><p>　　1．6 Fenton法處理甲基橙模擬廢水5</p><p>　　2 材料和方法6</p><p>　　2．1 試驗(yàn)材料6</p>

9、;<p>　　2．2 試驗(yàn)儀器6</p><p>　　2．3 實(shí)驗(yàn)方法6</p><p>　　2．4 分析方法6</p><p>　　3 結(jié)果與分析7</p><p>　　3．1 Fenton氧化過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間的確定7</p><p>　　3．2 pH 對(duì)甲基橙降解的影響及其變化趨勢(shì)

10、研究8</p><p>　　3．3 不同H2O2濃度對(duì)甲基橙降解的影響9</p><p>　　3．4 Fe2+濃度對(duì)甲基橙降解的影響10</p><p>　　3．5 Fenton處理甲基橙的交叉實(shí)驗(yàn)11</p><p>　　3.5.1 確定試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和最優(yōu)水平組合11</p><p>　　3.5

11、.2 確定因素的主次順序11</p><p>　　4 結(jié)論與展望13</p><p>　　4．1 結(jié)論13</p><p>　　4．2 展望13</p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p>

12、;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1．1 印染廢水的特點(diǎn)</p><p>　　近年來(lái)，隨著染料制造業(yè)和印染工業(yè)的迅速發(fā)展，染料的品種和數(shù)量不斷增加，致使每年都要向水環(huán)境排放大量含染料的工業(yè)廢水，據(jù)調(diào)查我國(guó)每年約有1.6億立方米的染料廢水排放進(jìn)入水環(huán)境中[1]。我國(guó)的染料產(chǎn)量持續(xù)多年保持在世界之首。據(jù)染料工業(yè)生態(tài)及毒理協(xié)會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在染料的生產(chǎn)和使

13、用過(guò)程中約有10％的染料以廢水的形式流失到水體中[2]，據(jù)此估算我國(guó)每年大約有2萬(wàn)噸的成品染料以廢水形式流失到水體中。染料廢水具有色度大、有機(jī)污染物含量高、組分復(fù)雜、水質(zhì)變化和生物毒性大，以及難生化降解等特點(diǎn)，且染料朝著抗光解、抗氧化的方向發(fā)展，使染料廢水的處理難度進(jìn)一步加大[4]，其一直是國(guó)內(nèi)外難處理的工業(yè)廢水之一，我國(guó)已將染料廢水的治理列為環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。</p><p>　?。?）色度大、有機(jī)物含量高&

14、lt;/p><p>　　印染廢水所含的顏色及污染物主要由天然有機(jī)物及人工合成有機(jī)物質(zhì)所構(gòu)成。由于在印染加工中大量使用各種染化料，這些染化料不可能全部轉(zhuǎn)移到織物上，在水中有部分殘留，使得廢水的顏色深。不同纖維織物在印花和染色過(guò)程中使用的染料不同，染料的上染率不同，染料的殘留形態(tài)也不同，致使排放廢水的顏色也不相同。近年來(lái)，隨著大量新型助劑、漿料的使用，有機(jī)污染物的可生化性降低，處理難度加大。</p><

15、;p><b>　?。?）水質(zhì)變化大</b></p><p>　　印染廢水是印染企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的各種廢水混合后的總稱(chēng)。印染廢水排放與企業(yè)生產(chǎn)織物品種，數(shù)量及所選用的染料等多種因素有關(guān)，水質(zhì)變化大，在所排放的廢水中，COD高時(shí)可達(dá)2000-3000mg，且BOD與COD之比小于0.2，可生化性差。不同產(chǎn)品排放的廢水水質(zhì)不同。</p><p>　　印染產(chǎn)品由于原料

16、纖維、產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)工藝等不同，使用的染料、助劑種類(lèi)和品種不同，加工的工藝方法不同，漂洗次數(shù)不同，因此其排放廢水的水質(zhì)亦不同。另外，由于不同化學(xué)纖維的含量在各類(lèi)產(chǎn)品中所占的比重不同，其使用染料和助劑的種類(lèi)也不斷變化，因此所排放的廢水中各污染物含水量也不相同。</p><p>　　在棉混紡織產(chǎn)品中由于化學(xué)纖維(主要為滌綸)的增加(一般占65％)，其經(jīng)紗上漿時(shí)采用變性淀粉和聚乙烯醇混合漿料。而在印染前處理工藝過(guò)程產(chǎn)生

17、的退漿廢水中，由于含有一定量的聚乙醇，使廢水中增加了難生物降解物質(zhì)，降低了廢水的可生物降解性。因此棉印染廢水屬于較難生物降解的工業(yè)廢水之一。</p><p>　　在毛紡染色產(chǎn)品中，由于天然纖維所占比例較大，化學(xué)纖維占的比例相對(duì)較少，而且織造過(guò)程中也不需上漿，故毛混紡染整產(chǎn)品加工過(guò)程產(chǎn)生的廢水水質(zhì)相對(duì)較為穩(wěn)定，廢水的可生物降解性?xún)?yōu)于棉紡產(chǎn)品排放的印染廢水。洗毛廢水由于可生物降解性能好，一般在提取羊毛脂后宜采用生物處

18、理方法。真絲綢印染產(chǎn)品加工過(guò)程中排放的印染廢水屬于中低濃度的有機(jī)性廢水，可生物降解性好?；w仿真絲產(chǎn)品的堿減量工藝中產(chǎn)生的廢水，由于含有相當(dāng)量的對(duì)苯二甲酸和乙二醇，總體看廢水的可生物降解性能較差，但與印染廢水混合后，水質(zhì)稍有改善。</p><p><b>　?。?）pH值變化大</b></p><p>　　由于不同纖維織物在印染加工中所使用的工藝不同，在染色或印花中為

19、使染色溶液和印花色漿更好地上染到不同織物上，需要在不同pH值條件下進(jìn)行染色，因此，不同纖維織物在印染加工中所排放廢水的pH值是不同的。一般來(lái)說(shuō)，由于棉及其混紡織物印染加工中很多工藝都需要加入堿，造成廢水中pH值較高。</p><p>　?。?）水溫水量變化大</p><p>　　由于印染加工大多在高溫條件下進(jìn)行，致使排放廢水的水溫比較高，廢水溫度高對(duì)生化處理不利。另外，由于加工織物品種不同

20、，所需要的染色溫度和水量也不同，使排放的廢水的溫度和排放量不同。</p><p>　?。?）部分廢水含有毒有害物質(zhì)</p><p>　　如印花雕刻廢水中含有六價(jià)鉻，有些染料(如苯胺類(lèi)染料)有較強(qiáng)的毒性。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類(lèi)多、含有毒害成分及色度高的特點(diǎn)。以處理難度為標(biāo)準(zhǔn)可分為：(1)高濃度印染廢水：機(jī)織布退、煮、漂廢水，牛仔線(xiàn)漿染廢水，印花廢水和堿減量廢水等。(2)中等濃度印

21、染廢水：毛織物染色、針織染色、效綢染整等。(3)低濃度印染廢水：牛仔服飾洗漂廢水。</p><p>　　1．2 印染廢水的來(lái)源</p><p>　　染整工藝的廢水叫染整廢水，俗稱(chēng)印染廢水。印染工藝廢水水量大、水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大，所以處理有一定的難度。特別是顏色經(jīng)常引起群眾敏感。印染廢水污染處理是紡織行業(yè)環(huán)保工作的重點(diǎn)。染整廢水實(shí)際是一大類(lèi)，按纖維材料可分為毛、棉、絲綢、麻、化學(xué)纖維

22、和混紡纖維；按染料可分為直接染料、活性染料、還原染料、硫化染料、偶氮染料、酸性染料、陽(yáng)離子染料等；如按纖維及織物形態(tài)可分為紗、教毛染色、成衣染色、竺麻紡織染色、絲綢、絹染色、針織染色、線(xiàn)帶染色、巾被染色等[5]。不同纖維、不同染料，廢水性質(zhì)不同，治理方法也不同。</p><p>　　印染廢水主要來(lái)自于染整工段，包括退漿、煮練、漂白，絲光、染色、印花和整理等[6]。織造工段廢水排放較少。染整廢水是有機(jī)廢水，其污染物

23、主要來(lái)自纖維材料染整過(guò)程中使用的染料、化學(xué)藥劑。化學(xué)纖維含雜質(zhì)較少，而天然棉纖維、毛、麻、絲均含有一定的雜質(zhì)，羊毛含雜最多。在織造過(guò)程中，為了減少摩擦斷線(xiàn)，棉紗必須上漿，但在染整過(guò)程中又必須先退漿，再染色，漿料即為污染物。多數(shù)染料的上染率為70%—80％，因此，染色過(guò)程中有20％—30％染料作為廢物排出[7]。</p><p>　　1．3 印染廢水的危害</p><p>　　印染廢水含大

24、量的有機(jī)污染物，排入水體將消耗溶解氧，破壞水生態(tài)平衡，危及魚(yú)類(lèi)和其它水生生物的生存。沉于水底的有機(jī)物，會(huì)因厭氧分解而產(chǎn)生硫化氫等有害氣體，惡化環(huán)境。印染廢水的色澤深，嚴(yán)重影響受納水體外觀(guān)。造成水體有色的主要因素是染料。目前全世界染料年總生產(chǎn)量在60萬(wàn)噸以上，其中50％以上用于紡織品染色；而在紡織品印染加工中，有10％—20％的染料作為廢物排出[8]。印染廢水的色度尤為嚴(yán)重，用一般的生化法難以去除。有色水體還會(huì)影響日光的透射，不利于水生物

25、的生長(zhǎng)。在使用化學(xué)氧化法去除色度時(shí)，雖然能使水溶性染料的發(fā)色基被破壞而褪色，但其殘余物的影響仍然存在。印染廢水大部分偏堿性，進(jìn)入農(nóng)田，會(huì)使土地鹽堿化；染色廢水的硫酸鹽在土壤的還原條件下可轉(zhuǎn)化為硫化物，產(chǎn)生硫化氫[9]。</p><p>　　1．4 Fenton法概況</p><p>　　高級(jí)氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于處理難降解有機(jī)工業(yè)廢水。與其他高級(jí)氧化技術(shù)相比，F(xiàn)enton氧化技術(shù)具有快速高

26、效、可產(chǎn)生絮凝、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、技術(shù)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)廢水處理研究中應(yīng)用較為廣泛。Fenton試劑是Fe2+和H2O2的結(jié)合，二者反應(yīng)生成具有高反應(yīng)活性和很強(qiáng)氧化能力的羥基自由基?OH，?OH 無(wú)選擇性，能與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解以至礦化[10]。</p><p>　　隨著環(huán)境科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近三十年來(lái)，F(xiàn)enton法派生出許多分支，如光–Fenton法、電–Fenton法、超聲–Fenton法等。因此，

27、從廣義上講可以把除普通Fenton法外，其余的通過(guò)H2O2產(chǎn)生羥基自由基處理有機(jī)物的技術(shù)稱(chēng)為類(lèi)Fenton試劑法。雖然Fenton試劑在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水時(shí)有其它方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是單獨(dú)使用Fenton試劑處理廢水成本會(huì)很高。所以近年來(lái)，F(xiàn)enton試劑與其它技術(shù)（如生物法、絮凝法、吸附法等）聯(lián)合處理廢水也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。從發(fā)展歷程來(lái)看，F(xiàn)enton法基本上是沿著光化學(xué)、電化學(xué)以及和其它方法聯(lián)用的

28、3條路線(xiàn)向前發(fā)展的。</p><p>　　1．5 Fenton試劑氧化機(jī)理</p><p>　　經(jīng)典Fenton試劑是法國(guó)科學(xué)家Fenton[11]于1894年發(fā)現(xiàn)的：在酸性條件下，H2O2在Fe2+離子催化作用下可有效地將酒石酸氧化。1964年Eisenhouser[12]首次使用Fenton試劑處理苯酚及烷基苯廢水，開(kāi)創(chuàng)了Fenton試劑在環(huán)境污染物處理中應(yīng)用的先例。</p&g

29、t;<p>　　Fenton試劑之所以具有很強(qiáng)氧化能力，是因?yàn)镠2O2被Fe2+催化分解生成羥基自由基(?OH)，并引發(fā)產(chǎn)生更多的其它自由基。其詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理如下：</p><p>　　Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OHˉ+ ?OH k1=76 L? (mol /L? s)-1 (1)</p><p>　　F

30、e3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2? + H+ k2 = 0.002～0.01 L? (mol/ L? s)-1 (2)</p><p>　　Fe2+ + ?OH → Fe3+ + OHˉ k3=3×108 L? (mol/ L? s)-1 (3)</p><p>

31、;　　Fe3+ + HO2?→ Fe2+ +O2+ H+ k4﹤2×103 L? (mol /L? s)-1 (4)</p><p>　　?OH + H2O2→ H2O + HO2? k5=2.7×107 L? (mol /L? s)-1 (5)</p><p

32、>　　Fe2++ HO2?→ Fe3++ HO2 k6=1.2×106 L? (mol /L? s)-1 (6)</p><p>　　反應(yīng)所生成的?OH具有較高的電負(fù)性或電子親和能，它能夠通過(guò)奪取有機(jī)污染物分子中的H原子、填充未飽和的C—C 鍵等反應(yīng)途徑使各種有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鏈斷裂而迅速降解。降解機(jī)理如下：</p>&

33、lt;p>　　RH + ?OH→R? + H2O k7=107～1010 L? (mol /L? s)-1 (7)</p><p>　　R? + O2 → ROO? k8=109 L? (mol/L? s)-1 (8)</p><p>　

34、　R? + Fe3+→ R+ + Fe2+ (9)</p><p>　　RO? + ?OH + O2→···→ CO2 + H2O (10)</p><p>

35、　　上述整個(gè)體系反應(yīng)十分復(fù)雜，其關(guān)鍵是通過(guò)Fe2+在反應(yīng)起激發(fā)和傳遞作用，使鏈反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行直至H2O2耗盡。但從反應(yīng)式（1）到（8）中各式的反應(yīng)速率常數(shù)可以看出：產(chǎn)生?OH的反應(yīng)式（1）是整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的起始步，反應(yīng)式（2）是速控步，?OH的生成量取決于Fe2+和H2O2的濃度。適當(dāng)?shù)卦龃驠e2+和H2O2的濃度有利于提高有機(jī)污染物的降解效率。但根據(jù)反應(yīng)式（3）和（5）可以看出，過(guò)量的Fe2+和H2O2會(huì)成為?OH的捕獲劑。因此，經(jīng)典F

36、enton試劑處理難降解有機(jī)工業(yè)廢水時(shí)，F(xiàn)e2+和H2O2最佳比例顯得非常重要。</p><p>　　1．6 Fenton法處理甲基橙模擬廢水</p><p>　　20世紀(jì)80年代以來(lái)，以生成羥基自由基為標(biāo)志的高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)引起了世界各國(guó)環(huán)境科技界的廣泛重視。其中Fenton試劑以其設(shè)備簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的研究與應(yīng)用。Fenton試劑能有效分解有機(jī)污染物，甚至徹底地將

37、有機(jī)污染物氧化分解為二氧化碳、水和礦物鹽等無(wú)害無(wú)機(jī)物，不會(huì)產(chǎn)生新的污染。甲基橙作為一種代表性酸性偶氮染料，目前使用較為廣泛。</p><p>　　本文以甲基橙為研究對(duì)象，利用Fenton試劑對(duì)甲基橙染料模擬廢水進(jìn)行氧化處理，以色度去除率為檢測(cè)指標(biāo)，探索其最佳處理?xiàng)l件，以驗(yàn)證Fenton試劑對(duì)甲基橙染料廢水的處理效果。</p><p><b>　　2 材料和方法</b>

38、;</p><p><b>　　2．1 試驗(yàn)材料</b></p><p>　　甲基橙(AR)、30％過(guò)氧化氫水溶液(AR)、硫酸亞鐵(AR)。</p><p><b>　　2．2 試驗(yàn)儀器</b></p><p>　　磁力攪拌器5臺(tái)、分光光度計(jì)一臺(tái)、電子天平一臺(tái)、PHS-25型精密酸度計(jì)一臺(tái)、燒

39、杯、錐形瓶、移液管等玻璃容器若干。</p><p><b>　　2．3 實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　取100mg/L的甲基橙溶液于100mL的燒杯中，用硫酸溶液和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，加入一定量的FeSO4·7H2O，用恒溫磁力攪拌器攪拌，使其充分混合溶解，待溶解后迅速加入設(shè)定量的H2O2，并以此時(shí)作為反應(yīng)起始時(shí)間(t=0)，此后溶液中的甲基橙

40、開(kāi)始降解。反應(yīng)一段時(shí)間之后進(jìn)行沉淀，取上清液。</p><p><b>　　2．4 分析方法</b></p><p>　　反應(yīng)過(guò)程中以一定時(shí)間為間隔，取一定量的溶液樣于比色皿中，用分光光度計(jì)在465 nm處測(cè)定吸光度。根據(jù)反應(yīng)前后樣品的吸光度變化求得脫色率，計(jì)算公式為：</p><p>　　脫色率(%) = (A0 - A) /A0×

41、;100%</p><p>　　式中A0：反應(yīng)前吸光度值，大小為3.216； A：反應(yīng)后吸光度值。</p><p><b>　　3 結(jié)果與分析</b></p><p>　　3．1 Fenton氧化過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間的確定</p><p>　　設(shè)定反應(yīng)起始條件為pH=3，[Fe2+]=0.43mmol/ L，[H2O2]=

42、7.8mmol/ L考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)甲基橙降解率的影響。由圖1可知，在反應(yīng)初期，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，甲基橙的降解率也迅速提高，但反應(yīng)15分鐘后，甲基橙的降解率幾乎不再增加，表明反應(yīng)已經(jīng)基本結(jié)束。由Fenton反應(yīng)原理可知(反應(yīng)方程式(1)、(2))，F(xiàn)enton氧化過(guò)程可分為兩個(gè)階段：?OH的產(chǎn)生階段和Fe2+的再生階段。在第一階段甲基橙與Fenton體系產(chǎn)生的?OH反應(yīng)，使色度迅速降低；在第二階段由于生成的HO2?的氧化性較弱，同時(shí)F

43、e2+的再生速度緩慢，使甲基橙的降解率在15分鐘后基本維持不變。</p><p>　　Fe2+ + H2O2 + H+ → Fe3+ + ?OH + H2O （1）</p><p>　　Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2? + H+

44、 （2）</p><p>　　表1 不同反應(yīng)時(shí)間下的反應(yīng)后溶液脫色率</p><p>　　圖1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)甲基橙降解率的影響</p><p>　　3．2 pH 對(duì)甲基橙降解的影響及其變化趨勢(shì)研究</p><p>　　設(shè)定反應(yīng)起始條件為T(mén)=15min，[Fe2+]=0.43mmol/ L，[H2O2]=7.8mmol/ L。用

45、0.1 mol/ L的硫酸溶液和0.1 mol/ L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，進(jìn)行降解試驗(yàn)。由下圖可知，pH值對(duì)甲基橙降解率的影響比較明顯。甲基橙在酸性條件下降解較快，隨著pH值增高降解速率呈下降趨勢(shì)。pH值增高不僅抑制了羥基自由基的產(chǎn)生，而且使溶液中的Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力；但當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，溶液中的H+濃度過(guò)高，反應(yīng)受到抑制，F(xiàn)e3+不能順利的還原成Fe2+而使催化反應(yīng)受阻。因此最佳pH為3。</

46、p><p>　　表2 不同pH值下的反應(yīng)后溶液脫色率</p><p>　　圖2 pH值對(duì)甲基橙降解率的影響</p><p>　　3．3 不同H2O2濃度對(duì)甲基橙降解的影響</p><p>　　設(shè)定反應(yīng)起始條件為pH=3，T=15min，[Fe2+]=0.43mmol/L。H2O2是體系中產(chǎn)生?OH 的主體，H2O2的用量將直接影響羥基自由基的

47、生成量，對(duì)氧化效率起決定作用。由下圖可知，隨著H2O2濃度的增加，甲基橙的降解速率不斷增大。當(dāng)H2O2濃度為7.8mmol/L時(shí)，甲基橙溶液降解率最大，高達(dá)96.2%。再增加H2O2的濃度，甲基橙的降解率開(kāi)始出現(xiàn)下降。這種現(xiàn)象被理解為隨著H2O2濃度的增加，?OH的產(chǎn)生量也隨之增加；當(dāng)H2O2濃度過(guò)高時(shí)，過(guò)高濃度的H2O2不但不能通過(guò)分解產(chǎn)生更多的自由基，反而在反應(yīng)一開(kāi)始就把Fe2+迅速氧化為Fe3+，致使氧化在Fe3+的催化下進(jìn)行，降

48、低了羥基自由基的產(chǎn)生效率，導(dǎo)致甲基橙的降解率下降。因此選取H2O2的適宜濃度為7.8mmol/L。</p><p>　　表3 不同H2O2濃度下的反應(yīng)后溶液脫色率</p><p>　　圖3 H2O2濃度對(duì)甲基橙降解的影響</p><p>　　3．4 不同F(xiàn)e2+濃度對(duì)甲基橙降解的影響</p><p>　　設(shè)定反應(yīng)起始條件為pH=3，T=1

49、5min，[H2O2]=7.8mmol/L。Fe2+是影響脫色率的一個(gè)重要因素，不同F(xiàn)e2+的用量對(duì)脫色率的影響如圖4所示。隨著Fe2+濃度的增加，F(xiàn)enton試劑氧化降解甲基橙的反應(yīng)速率增大。當(dāng)Fe2+的濃度為0.43mmol/L時(shí)，15分鐘后甲基橙的降解率可達(dá)到96.5％。當(dāng)Fe2+濃度再增加時(shí)，甲基橙的降解率有所下降，這主要是由于Fe2+濃度高了以后催化產(chǎn)生的?OH也增加，所以?OH之間的碰撞機(jī)率增大，導(dǎo)致甲基橙的降解率下降。因此

50、選取Fe2+的適宜濃度為0.43mmol/L。</p><p>　　表4 不同F(xiàn)e2+濃度下的反應(yīng)后溶液脫色率</p><p>　　圖4 Fe2+濃度對(duì)甲基橙降解的影響</p><p>　　3．5 Fenton處理甲基橙的交叉實(shí)驗(yàn)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)選取了Fe2+的濃度、H2O2的濃度、pH值三個(gè)因素，進(jìn)行三個(gè)水平的正交實(shí)驗(yàn)。得出最

51、佳反應(yīng)條件和影響處理效果個(gè)因素的重要性順序，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表5。</p><p>　　3.5.1 確定試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和最優(yōu)水平組合</p><p>　　分析A因素各水平對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，從表可以看出：A1的影響反映在第1、2、3號(hào)試驗(yàn)中，A2的影響反映在第4、5、6號(hào)試驗(yàn)中，A3的影響反映在第7、8、9號(hào)試驗(yàn)中。</p><p>　　A因素的1水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之

52、和為</p><p>　　KA1=y1+y2+y3=52.5+84.8+74.6=211.9， kA1= KA1/3=70.63；</p><p>　　A因素的2水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之和為</p><p>　　KA2=y4+y5+y6=89.4+92.3+87.5=269.2， kA2= KA2/3==89.73；</p><p&

53、gt;　　A因素的3水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之和為</p><p>　　KA3=y7+y8+y9=68.8+80.2+72.3=61， kA3= KA3/3=3=73.77。</p><p>　　根據(jù)正交設(shè)計(jì)的特性，對(duì)A1、A2、A3來(lái)說(shuō)，三組試驗(yàn)的試驗(yàn)條件是完全一樣的（綜合可比性），可進(jìn)行直接比較。如果因素A對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)無(wú)影響時(shí)，那么kA1、kA2、kA3應(yīng)該相等，但由上面的計(jì)算

54、可見(jiàn)，kA1、kA2、kA3實(shí)際上不相等。說(shuō)明，A因素的水平變動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。因此，根據(jù)kA1、kA2、kA3的大小可以判斷A1、A2、A3對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響大小。由于試驗(yàn)指標(biāo)為脫色率，而kA2>kA3>kA1，所以可斷定A2為A因素的優(yōu)水平。</p><p>　　同理，可以計(jì)算并確定B2、C2分別為B、C因素的優(yōu)水平。三個(gè)因素的優(yōu)水平組合A2B2C2為本試驗(yàn)的最優(yōu)水平組合。</p>

55、<p>　　3.5.2 確定因素的主次順序</p><p>　　根據(jù)極差Rj的大小，可以判斷各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響主次。通過(guò)計(jì)算極差Rj比較各R值大小，其中R= max（Ki）— min（Ki）。從表5可見(jiàn)RA>RB>RC，所以因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序是ABC。</p><p><b>　　表5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)</b></p>

56、<p>　　綜上所述，影響處理效果各因素的重要性從大到小順序?yàn)閜H值，F(xiàn)e2+的濃度，H2O2的濃度。且在pH=3，[Fe2+]=0.43mmol/ L，[H2O2]=7.8mmol/ L的條件下達(dá)到最優(yōu)組合。該結(jié)論與單個(gè)因素條件（pH值、[H2O2]、[Fe2+]）影響下的甲基橙去除率效果吻合。</p><p><b>　　4 結(jié)論與展望</b></p><

57、p><b>　　4．1 結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)本文的研究，可以認(rèn)為，F(xiàn)enton氧化法對(duì)甲基橙染料具有良好的降解效果，該法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，是一種十分有效的物化處理方法。其處理效果主要取決于操作條件，本研究確定的適宜條件為：在甲基橙初始濃度為100mg/L的情況下pH=3，[[Fe2+]=0.43mmol/ L，[H2O2]=7.8mmol/ L；在最佳條件下反應(yīng)1

58、5分鐘后甲基橙的降解率可達(dá)95％以上。</p><p><b>　　4．2 展望 </b></p><p>　　隨著環(huán)境科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近三十年來(lái)，F(xiàn)enton法派生出許多分支，如光–Fenton法、電–Fenton法、超聲–Fenton法等。因此，從廣義上講可以把除普通Fenton法外，其余的通過(guò)H2O2產(chǎn)生羥基自由基處理有機(jī)物的技術(shù)稱(chēng)為類(lèi)Fenton試劑法。雖然

59、Fenton試劑在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水時(shí)有其它方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是單獨(dú)使用Fenton試劑處理廢水成本會(huì)很高。所以近年來(lái)，F(xiàn)enton試劑與其它技術(shù)（如生物法、絮凝法、吸附法等）聯(lián)合處理廢水也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。從發(fā)展歷程來(lái)看，F(xiàn)enton法基本上是沿著光化學(xué)、電化學(xué)以及和其它方法聯(lián)用的三條路線(xiàn)向前發(fā)展的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

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