吡唑酮废水的预处理
时间：2021-02-05 16:03:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
吡唑酮废水的预处理
陈安源 孙善起 李俊波 马在河 谢健 王 超
（青岛海湾精细化工有限公司，山东 青岛 266717）
摘 要：以Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺为处理单元，对吡唑酮废水进行两级预处理，考察了温度、Fe2+和H2O2用量对单元反应COD去除效果的影响。结果表明：两级预处理对废水COD去除率接近90%。
关键词：吡唑酮废水；Fenton氧化；絮凝沉降；两级预处理
吡唑酮作为分子中含有吡唑啉酮结构的一大类化工中间体，被广泛应用于医药、染料等领域，可用于氨基比林、安乃近、安替比林、酸性红315、酸性红359、酸性棕282等的生产。吡唑酮的生产过程一般经历苯胺重氮化、还原、水解、缩合、离心干燥等工序，该工艺流程长，主副反应多，离心废水中包含了不同反应阶段的主副反应产物，因而成分复杂，是一种较难处理的高盐、高氨氮、高COD的有毒有机废水。废水颜色一般为黄色或黄褐色，COD含量一般在14000-20000mg/L，硫酸铵浓度高达16-18%，含有少量悬浮状固体，pH=1.5左右。由于廢水中含有苯胺、苯肼、苯肼磺酸盐、吡唑酮等组分，对生物具有毒性，难于降解，若与其他低浓度废水直接混合处理，处理负荷和成本太高，企业难以承受。
本文采用以Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺为处理单元，对吡唑酮废水进行两级预处理，废水处理效果好，处理之后的废水COD指标满足企业后续处理工艺条件。
1 实验材料与方法
1.1 试验用试剂
本次试验所用FeSO4、H2O2 （30%）等试剂均为分析纯，上海国药集团生产。
本次试验用废水取自本企业自产离心废水，水质指标如表1。
表1 废水水质和指标
项目COD/（mg/L）pH色度
水质170001.8512
指标20006-7100
1.2 试验部分
1.2.1 Fenton氧化试验
在不断搅拌条件下，用氨水调节吡唑酮离心废水至pH=3-4，pH稳定后加热升温至指定温度，加入FeSO4.7H2O固体，同时滴加H2O2，滴加完H2O2继续保温搅拌2h。
1.2.2 絮凝沉降试验
用氨水调节Fenton氧化溶液至pH=8-9，使废水中铁离子产生沉淀。同时，加入1.5wt%的PAC和1wt%的PAM，絮凝沉降20min，过滤，取滤液检测废水COD含量。
1.2.3 二级Fenton氧化试验
取絮凝沉降完的滤液，采用Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺对滤液进行二级预处理。
2 实验结果与讨论
Fenton反应是由化学家H.J.H. Fenton在1894发现，过氧化氢与二价铁离子的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分显著[1-3]。Fenton反应的活性中间产物羟基自由基（OH·）具有极强的氧化活性，在pH = 4 的溶液中，OH·自由基的氧化电势高达2.8 V，仅次于氟气。因此，Fenton氧化废水的pH一般控制在3-4[4-5]。
2.1 Fe2+试验
固定H2O2加入量为2wt%，反应温度控制在45-55℃，改变FeSO4.7H2O固体加入量，见图1。
从图1可知，FeSO4.7H2O固体加入量为2wt%时催化效果最好。在Fe2+低浓度时，COD去除效果随Fe2+的增加而提高；但当浓度过大时，COD去除效果反而降低，这是由于发生Fe2++OH· Fe3++OH-反应。
2.2 H2O2用量试验
固定FeSO4.7H2O固体加入量为2wt%，反应温度控制在45-55℃，改变H2O2加入量，见图2。
由图2可知，在H2O2加入量小于2wt%时，随H2O2加入量增加，COD去除效果增加明显；大于2wt%时，COD去除效果减弱，甚至还会有反弹现象。在试验过程中，随H2O2用量的增加，会在废水表层出现红色油状物，进而变粘稠，随氧化反应的继续进行，最终变为黑色颗粒。这可能是由于自由基的存在，在反应初期，废水中的有机物发生自由基反应，溶解性降低，漂浮于水面。随自由基量的增加，有机物被氧化为黑色固体颗粒。随H2O2浓度增加，黑色颗粒消耗了绝大部分的H2O2，转变为泡沫，废水中可溶性的有机物未得到有效去除，造成H2O2浪费。
因此，氧化废水过滤一步，将黑色颗粒过滤掉，可有效地减少H2O2浪费，节约成本。
2.3 温度试验
采用Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺对吡唑酮废水进行一级预处理，FeSO4.7H2O固体加入量为2wt%，H2O2加入量为2wt%，见图3。温度预处理效果的影响并不明显，与文献介绍相似[6]。实际生产中吡唑酮离心废水的温度一般在45-55℃，因此无需对废水进行升降温操作。
2.4 二级Fenton氧化试验
吡唑酮废水经Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺预处理之后，COD一般降低到6000-7000mg/L，达不到指标要求，因此进行二级预处理。FeSO4.7H2O固体加入量为2wt%，H2O2加入量为2wt%，pH=3-4，温度控制在45-55℃之间，保温2h，见图4。
废水经两级预处理之后，COD基本上都降低到1800-1900mg/L，去除率接近90%，达到废水处理指标要求。
3 结论
①利用Fenton氧化+絮凝沉降组合工艺可实现对吡唑酮废水的有效预处理，采用二级预处理方式之后COD去除率接近90%；
②Fenton氧化工艺对吡唑酮废水预处理的最优条件是：pH=3-4，FeSO4.7H2O固体加入量为2wt%，H2O2加入量为2wt%，温度控制在45-55℃之间，保温2h。
参考文献：
[1]刘静，王杰，孙金诚，等.Fenton及改进Fenton氧化处理难降解有机废水的研究进展[J].水处理技术，2015（2）：2-6.
[2]范向群.Fenton氧化技术处理制药废水的研究[D].上海：华东理工大学，2011.
[3]高真.Fenton氧化技术处理制药废水的研究[D].武汉：武汉科技大学，2011.
[4]甄胜利，李骎，马文臣，等.Fenton氧化技术在高含盐量高COD废水处理中的应用研究[J].环境卫生工程，2017，25（2）：59-62.
[5]程高峰，江成，方立才.吡唑酮母液废水预处理工艺研究[J].广州化工，2012，40（15）：179-181.
[6]杨春维.Fenton与电Fenton技术处理有机废水的应用研究[D].大连：大连理工大学，2012.
