[微电解-Fenton法预处理制药中间体废水的研究] 农药中间体废水

时间：2019-04-12 03:32:04　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要 4-哌啶醇危害大，是止痛类药物合成废水中的主要污染物之一。采用微电解-Fenton工艺预处理4-哌啶醇废水。结果表明：在微电解填料投加量2?000 g/L，pH为3，Fenton试剂H2O2（纯度30％）的投加量为3 mL/L，pH为3的最佳工艺条件下，CODcr的去除率可稳定在70%以上，微电解-Fenton工艺预处理该类废水是可行的。
　　关键词微电解；4-羟基哌啶；Fenton；制药废水
　　中图分类号 X703.1 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0202-01
　　4-哌啶醇是医药产品重要中间体，可合成止痛药哌吡唑酮、芬太尼等。制药废水ρ（BOD5）/ρ（CODcr）低，直接生化难达标，采用物化预处理，提高生化性已成为重要研究方向之一。
　　对于该类废水，高级氧化技术显示出了独特的优势。Fenton法是一种能有效去除难降解有机物的高级氧化技术，该方法以H2O2在Fe2+催化下生成的·OH为氧化剂，该自由基能将污染物有效分解。微电解是将2种不同金属或金属与非金属直接接触，浸泡在电解质溶液，形成无数微小原电池，集絮凝、电化学还原等多种综合作用将微电解和Fenton耦合技术已广泛应用废水处理中，该技术处理哌啶类废水未见报道。本工作以4-羟基哌啶模拟废水，采用微电解-Fenton处理，研究各种因素对降解效果的影响，为该类废水处理提供了参考。
　　1 实验部分
　　1.1实验方法
　　取4-羟基哌啶标准品配置成一定浓度的模拟废水，用2 mol/L硫酸和5 mol/L氢氧化钠调节pH，将铁碳微电解填料放入烧杯中，底部采用曝气方式进行微电解，微电解后废水，加入H2O2水溶液进行Fenton，在一定温度和搅拌速度下反应一定时间，出水调节pH至8.0±0.2，离心15 min（转速10?000 r/min），取出上清液检测。
　　1.2 分析方法
　　pH值采用PHSB-260型便携式酸度计（上海正举自动化有限公司）测定；CODcr测量采用国家标准重铬酸钾法（GB11914-89）
　　测定。
　　2 结果与讨论
　　2.1 铁碳微电解影响因素
　　1）微电解填料投加量。废水体积1 L，pH值为3，不同微电解填料对4-羟基哌啶废水处理影响见图1，结果表明CODcr去除率随微电解填料投加量增加逐渐增大，最后趋于稳定。该微电解填料比重1.0 g/cm3，空隙率65%，理论计算填料与废水质量比为1.5:1，实际投加略高理论值，最佳微电解填料投加量为2?000 g/L。
　　2）pH。在微电解填料投加量为2?000 g/L，停留时间为3 h的条件下，不同pH值对处理效果的影响见图2。结果表明，当pH值在3～5变化时，随着废水pH值增加，CODcr去除率逐渐减小，当pH值在1～3变化时，随着废水pH值减小，CODcr去除率逐渐增大并趋于稳定，考虑酸性强对填料损耗大，因此，最佳pH为3。
　　2.2 Fenton氧化最佳工艺条件的确定
　　1）H2O2投加量。在5个1?000 mL的烧杯中各加入500 mL微电解出水，磁力搅拌分别加入1，2，3，4和5 mL纯度30％的H2O2，pH3，测定CODcr去除率（见图3），随着H2O2的增加，CODcr去除率先升后降，因为H2O2投加较少时，随着投加量增加，产生的·OH变多，利于氧化有机物；当H2O2继续增大，过量的H2O2可能会无效分解不能产生更多的·OH，故H2O2的投加量宜为3 mL/L。
　　2）pH。H2O2投加量3 mL/L，不同pH对微电解出水CODcr去除率影响见图4，随H2O2投加量增加，CODcr去除率先升后降，pH为3时，CODcr去除率达到最高，这是由于在反应系统中pH过低，会抑制Fe3+被还原成Fe2+ ，使催化受阻；pH过高，会抑制·OH的产生，并且使溶液中Fe3+和Fe2+生成絮体沉淀Fe（OH）3和Fe（OH）2，丧失催化能力，使CODcr去除率下降。
　　3 结论
　　采用微电解-Fenton预处理4-哌啶醇废水是可行的，对于ρ（CODcr）为1000 mg/L的该废水，出水COD去除率最高可达70％以上，为后续生化处理创造了条件。该工艺最佳参数：微电解反应，微电解填料投加量2?000 g/L，pH为3；Fenton反应H2O2投加量
　　3 mL/L，pH为3。
　　基金来源：江苏省科技厅科技公共服务平台项目（BM2011094）
　　参考文献
　　[1]Yamamoto,Matsuura Kazuyuki,Suzuki Kazuhiro,Kato kazuo,et al.4-Hydroxypiperidine derivative with analgetic activity[P].US2004176410,2004-09-09.
　　[2]李德生,谭磊,王宝等.Fenton试剂强化铁碳微电解预处理高浓度有机废水[J].中国给水排水,2006,22(17):81-84.
　　[3]李杰,程爱华,孙莉婷等.铁碳耦合Fenton试剂-混凝沉淀法预处理DMAC废水[J].环境科学研究,2010,23(7):902-907.
　　作者简介
　　邓锐（1983—），男，学士，助理工程师，研究方向为工业废水处理。

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