芬顿反应实验报告

一 、实验目的

探究电子板路清洗液芬顿反应情况，并确定芬顿实验最佳氧化条件。

二 、实验原理

过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物氧化为无机态。反应具有去除难降解有机污染物的高能力。

Fe2+ + H2O2→Fe3+ + OH– + ·OH     ①

H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + O2 + 2H+       ②

O2 + Fe2+→ Fe3+ + O2–             ③

根据反应化学方程式看，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+在酸性环境下产生羟基自由基•OH，芬顿反应通过H2O2 和Fe2+作用产生•OH。芬顿反应中除了产生1摩尔的•OH自由基外，还伴随着生成1 摩尔的过氧自由基O2·，但是过氧自由基的氧化电势只有1.3V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是•OH自由基。H2O2和Fe2+之间的反应很快，因而芬顿反应可无选择氧化水中的大多数有机物。采用芬顿系统对污水进行深度氧化处理，该技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的芬顿药剂, 两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·) ，而氢氧自由基的高氧化能力与污水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低污水中生物难分解的COD。

三、  实验步骤

实验过程8月31日

1. 实验设备：1、锥形瓶；2、PH试纸;3、量筒;4、烧杯;5、漏斗;6、玻璃棒;8、电子称;
2. 实验药品与试剂：10%硫酸、27.5%双氧水溶液、10%氢氧化钠溶液、15%FeSO4溶液、2‰PAM、纯水。
3. 取原水分别置于3个烧杯中，每个烧杯500ml。
4. 测得原水pH7-8。
5. 1#烧杯加入33ml/L双氧水和8.94ml/L硫酸亚铁溶液，2#烧杯加入3.89ml/L双氧水和10.43ml/L硫酸亚铁溶液，3#烧杯加入4.44ml/L双氧水和11.92ml/L硫酸亚铁溶液，反应二小时后调节pH为7-8，絮凝沉淀，取上清液检测COD。

实验过程9月1日

1. 实验设备：1、锥形瓶；2、PH试纸;3、量筒;4、烧杯;5、漏斗;6、玻璃棒;8、电子称;
2. 实验药品与试剂：10%硫酸、27.5%双氧水溶液、10%氢氧化钠溶液、15%FeSO4溶液、2‰PAM、纯水。
3. 根据8月31日实验数据，得出初步结论，需增大加药量继续进行实验。
4. 取原水分别置于6个烧杯中，每个烧杯500ml。
5. 测得原水pH7-8。
6. 1#烧杯加入33ml/L双氧水和25.04ml/L硫酸亚铁溶液，2#烧杯加入10.89ml/L双氧水和29.21ml/L硫酸亚铁溶液，3#烧杯加入12.44ml/L双氧水和33.38ml/L硫酸亚铁溶液，4#烧杯加入14.00ml/L双氧水和37.55ml/L硫酸亚铁溶液，5#烧杯加入15.56ml/L双氧水和41.73ml/L硫酸亚铁溶液，6#烧杯加入17.11ml/L双氧水和47.90ml/L硫酸亚铁溶液，反应二小时后调节pH为7-8，絮凝沉淀，取上清液检测COD。

实验过程9月7日

1. 实验设备：1、锥形瓶；2、PH试纸;3、量筒;4、烧杯;5、漏斗;6、玻璃棒;8、电子称;
2. 实验药品与试剂：10%硫酸、27.5%双氧水溶液、10%氢氧化钠溶液、15%FeSO4溶液、2‰PAM、纯水。
3. 根据9月1日实验数据，得出结论，加药量增大，COD去除效果不明显，故调整加药比例。
4. 取原水分别置于3个烧杯中，每个烧杯500ml。
5. 测得原水pH7-8。
6. 1#烧杯加入44ml/L双氧水和33.38ml/L硫酸亚铁溶液，2#烧杯加入15.41ml/L双氧水和41.33ml/L硫酸亚铁溶液，3#烧杯加入16.67ml/L双氧水和44.71ml/L硫酸亚铁溶液，反应二小时后调节pH为7-8，絮凝沉淀，取上清液检测COD。

实验过程10月17日

1. 实验设备：1、锥形瓶；2、PH试纸;3、量筒;4、烧杯;5、漏斗;6、玻璃棒;8、电子称;
2. 实验药品与试剂：10%硫酸、27.5%双氧水溶液、10%氢氧化钠溶液、15%FeSO4溶液、2‰PAM、纯水。
3. 由于原水放置时间较长，故重新取水做实验，根据前几次实验结果分析，原水存在大量得乳化物，乳化物包裹有机物，导致羟基自由基难以氧化有机物，故需要加入高分子催化剂，为芬顿反应创造良好条件。
4. 取原水分别置于四个烧杯中，每个烧杯500ml。
5. 分别在四个烧杯中加入不同型号的高分子催化剂，1#和3#投加W-1型高分子催化剂，2#和4#投加W-3型高分子催化剂，投加量为2‰，反应10分钟后，加入氢氧化钠调节ph至8左右，加入PAM絮凝沉淀，取上清液进行芬顿反应。
6. 1#烧杯加入41ml/L双氧水和41.33ml/L硫酸亚铁溶液，2#烧杯加入19.26ml/L双氧水和51.66ml/L硫酸亚铁溶液，3#烧杯加入15.41ml/L双氧水和41.33ml/L硫酸亚铁溶液。4#烧杯加入19.26ml/L双氧水和51.66ml/L硫酸亚铁溶液。
7. 反应一小时，加入活性炭脱气30分钟后，加入氢氧化钠溶液，调节废水pH至7-8。
8. 降低旋转速度，于烧杯中缓慢加入1ml的2‰的PAM溶液。絮凝后静置，取上清液过滤，取样检测。
   

   1#烧杯

   2#烧杯

   3#烧杯

   4#烧杯

   

   上清液取样

   实验过程10月18日

   1. 取上清液置于四个烧杯中，每个烧杯500ml。
   2. 根据10月17日实验数据，得出结论高分子催化剂效果明显，在芬顿反应前端上气浮机进行预处理，再进入芬顿罐中进行反应，达到排放标准。
   3. 分别在四个烧杯中加入不同型号的高分子催化剂，1#和3#投加W-1型高分子催化剂，2#和4#投加W-3型高分子催化剂，投加量为2‰，反应10分钟后，加入氢氧化钠调节ph至8左右，加入PAM絮凝沉淀，取上清液进行芬顿反应。
   4. 1#烧杯加入11ml/L双氧水和16.35ml/L硫酸亚铁溶液，2#烧杯加入8.30ml/L双氧水和19.07ml/L硫酸亚铁溶液，3#烧杯加入7.11ml/L双氧水和16.35ml/L硫酸亚铁溶液，4#烧杯加入8.30ml/L双氧水和19.07ml/L硫酸亚铁溶液。
   5. 反应一小时，加入活性炭脱气30分钟后，加入氢氧化钠溶液，调节废水pH至8-9。
   6. 降低旋转速度，于烧杯中缓慢加入2ml的2‰的PAM溶液。絮凝后静置，取上清液过滤，取样检测。
      

      上清液取样

      四、  实验结果

      8月31日实验结果

      水样编号	原水	1#烧杯	2#烧杯	3#烧杯
      COD mg/l	1956	1026	1032	968
      去除率	——	47.55%	47.24%	50.51%

      9月1日实验结果

      水样编号	原水	1#烧杯	2#烧杯	3#烧杯	4#烧杯	5#烧杯	6#烧杯
      COD mg/l	1956	1204	1008	838	1023	1113	843
      去除率	——	38.45%	48.47%	57.16%	47.70%	43.10%	56.90%

      9月7日实验结果

      水样编号	原水	1#烧杯	2#烧杯	3#烧杯
      COD mg/l	1956	737	1003	1146
      去除率	——	62.32%	48.72%	41.41%

      10月17日实验结果

      水样编号	原水	1#烧杯	2#烧杯	3#烧杯	4#烧杯
      COD mg/l	1452	60	100	58	42
      去除率	——	95.87%	93.11%	96.01%	97.11%

      10月18日实验结果

      水样编号	原水	1#烧杯	2#烧杯	3#烧杯	4#烧杯
      COD mg/l	1452	201	217	259	186
      去除率	——	86.16%	85.06%	82.16%	87.19%

      五、 实验数据分析

      • 根据实验结果分析，若进行芬顿反应之前不进行预处理，则无法达到COD去除要求并且药剂成本居高不下，加入高分子催化剂后，芬顿反应可有效去除COD，并且能够保证达标排放。
      • 原水COD1452mg/L，最好的结果降至COD42mg/L，已经达到去除要求，后续进行深化实验，可降低运营成本。