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微波強化Fenton降解甲醛廢水的研究

文檔作者：張淑娟，趙琰，張垮琦，呂曉猛，崔虎文檔來源：第二炮兵工程大學		點擊數：	更新時間： 2022年02月14日
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第43卷第3期
2014年3月
應用化工
Applied Chemical Industry
Vo1．43 No．3
Mar．2O14
微波強化Fenton降解甲醛廢水的研究
張淑娟，趙琰，張垮琦，呂曉猛，崔虎
(第二炮兵工程大學，陜西西安710025)
摘要：利用微波協(xié)同Fenton試劑對甲醛廢水進行處理，以甲醛的降解率評價甲醛廢水的處理效果。結果表明，在
微波功率為462 W，68．5 g／L H 02投加量為2．0 mL，水樣pH=3．O，Fe ：H2O2摩爾比為1：5及反應時間為30 rain
時，甲醛的降解率可達到85．1％ 。
關鍵詞：微波；Fenton；甲醛廢水
中圖分類號：TQ 560．9；X 592 文獻標識碼：A 文章編號：1671—3206(2014)03—0492—03
Degradation of formaldehyde wastewater with
m icrowave enhanced Fenton
ZHANG Shu-juan，ZHAO Yah，ZHANG Zheng—qi，LU Xiao—meng，CUI Hu
(The Second Artillery Engineering University，Xi’811 710025，China)
Abstract：The formaldehyde wastewater was degraded by the microwave enhanced Fenton，and the treat—
ment effect were evaluated by examining the degradation rate of form aldehyde．The results showed that the
form aldehyde degradation rate could be 85．1％ on condition that microwave power 462 W ．68．5 g／L
H202 dosage 2．0 mL，pH 3．0，Fe ：H2O2 molar ratio of 1：5 and the reaction time 30 min．
Key words：microwave；Fenton；form aldehyde wastewater
作為導彈推進劑的偏二甲肼，其廢水在自然氧
化降解過程中及氧化處理不徹底的過程中都會產生
含甲醛的廢水。甲醛可致癌且對生物有較強的危害
和抑制作用。由于甲醛為真溶液形態(tài)及其毒性的特
點，混凝、生物法等常規(guī)處理方法難以奏效 j。目
前甲醛廢水的處理方法有燃燒法 J、氯氧化法 J、
光催化氧化法_4 J、Fenton試劑法 等，這些方法各
有優(yōu)勢，但從處理效率、對高濃度的適應性及無害化
程度等方面均存在不足。
Fenton試劑屬于高級氧化技術的一種，具有羥
基自由基·OH生成速率快、降解效率高、可與其他
技術聯用的特點。微波具有加熱快速、降低化學反
應活化能的特點，有利于羥基自由基·OH的釋放，
提高·OH的生成率。因此，微波一Fenton法在廢水
處理領域獲得了廣泛的關注。如陳芳艷等 采用
微波誘導Fenton試劑氧化降解水中對硝基氯苯，反
應10 min后，對硝基氯苯和COD的去除率高達
98．9％和90．8％。關曉彤等 利用微波輻射Fen—
ton試劑處理TNT廢水，處理效果明顯優(yōu)于單獨
Fenton試劑、單獨微波輻射兩種條件的處理效果，
COD去除率高達84．5％。
本文對微波強化Fenton工藝處理甲醛廢水進
行了初步的探索與研究，希望能為甲醛廢水的處理
拓展新的空間。
1 實驗部分
1．1 試劑與儀器
甲醛、過氧化氫、乙酰丙酮、乙酸銨、冰乙酸、七
水合硫酸亞鐵均為分析純。
格蘭仕微波爐(加回流裝置)；721可見分光光
度計；PHS．3D精密酸度計；HH-501恒溫水浴鍋；
MS304S電子天平。
1．2 甲醛廢水的配制
用37％ 甲醛溶液配制100 mg／L的甲醛廢水水
樣。采用乙酰丙酮分光光度法-8 測定廢水中甲醛
的含量，計算甲醛降解率。
， 、
叼： ×100％ (1)
’ 乙0
式中卵—— 甲醛降解率，％ ；
c。——廢水中甲醛的初始濃度，mg／L；
C—— 處理后水中甲醛的濃度，mg／L。
1．3 實驗方法
1．3．1 微波．Fenton體系處理甲醛廢水 取
100 m#L甲醛廢水100 mL置于磨口燒瓶中，并調
節(jié)pH值，加入適量的68．5 g／L H：O 溶液，再加入
按一定Fe ：H 0：摩爾比配制的FeSO 溶液，將燒
收稿日期：2013-09-06 修改稿日期：2013—12—13
作者簡介：張淑娟(1966一)，女，吉林白城人，第二炮兵工程大學副教授，博士，從事特種污染源的監(jiān)測與治理等。電話
13572041206，E—mail：sjzhang66@ 163．con
第3期 張淑娟等：微波強化Fenton降解甲醛廢水的研究 493
瓶置于微波爐中，與冷凝管下端連接固定，調節(jié)微波
功率及反應時間，待反應結束后將燒瓶取出，冷卻至
室溫，過濾，取過濾后水樣測定其吸光度值，計算甲
醛降解率。
1．3．2 微波．H O 體系處理甲醛廢水取100 mg／L
甲醛廢水100 mL置于磨口燒瓶中并調節(jié)pH值，加
入適量的68．5 g／L H O 溶液，將燒瓶置于微波爐
中，與冷凝管下端連接固定，調節(jié)微波功率及反應時
間，待反應結束后將燒瓶取出，冷卻至室溫，測定水
樣的吸光度值，計算甲醛降解率。
1．3．3 水浴環(huán)境下H2O2處理甲醛廢水取100 mg／L
甲醛廢水100 mL置于250 mL錐形瓶中并調節(jié)pH
值，加入適量的68．5 g／L H O 溶液，將錐形瓶放人
60℃水浴鍋中，設定反應時間，待反應結束后，將錐
形瓶取出，冷卻至室溫，測定水樣的吸光度值，計算
甲醛降解率。
1．3．4 水浴環(huán)境下Fenton試劑處理甲醛廢水取
100 mg／L甲醛廢水100 mL置于250 mL錐形瓶中
并調節(jié)pH值，加人適量的68．5 g／L H O 溶液，再
加入按一定Fe¨ ：H O：摩爾比配制的FeSO 溶液，
將錐形瓶放人60℃水浴鍋中，設定反應時間，待反
應結束后，將錐形瓶取出，冷卻至室溫，過濾，取過濾
后水樣測定其吸光度值，計算甲醛降解率。
2 結果與討論
2．1 微波-Fenton體系處理甲醛廢水
2．1．1 輻射時間對甲醛廢水處理效果的影響 在
微波功率119 W，68．5 g／L H：02投加量1．0 mL，pH
= 3．0和Fe“：H：0：摩爾比為1 5的條件下，將反
應時間分別設定為1．00，3．O0，5．O0，10．0，15．0，
20．0，30．0 min，考察微波輻射時間對甲醛廢水處理
效果的影響，結果見圖1。
輻射時間／min
圖1 輻射時間對甲醛降解率的影響
Fig．1 Influence of radiation time on the degradation
rate offormaldehyde 、
由圖1可知，甲醛的降解率隨微波輻射時間的
增加而增大，在30 min時達到80．2％。在前5 min
內，降解速率增加較快，可達到55．8％ ，10 min后變
化較為緩慢。
2．1．2 微波功率對甲醛廢水處理效果的影響 在
輻荊時問Imin
圖2 微波功率對甲醛降解率的影響
Fig．2 Influence of microwave power on the degrad~ion
rate of form aldehyde
由圖2可知，隨著微波功率的增大，甲醛降解率
逐漸增高，反應時間5．0 min時，l19 w條件下降解
率為55．8％，在700 W 時增大到61．3％。微波功率
越大，輻射能越強，通過熱效應和非熱效應使分子活
化能力增強，從而降解效能增大。但微波功率的增
加對甲醛降解效率的影響不明顯。
2．1．3 H2O 投加量對甲醛廢水處理效果的影響
在微波功率462 W，水樣pH=3．0，Fe ：H：O2摩爾
比為1：5的條件下，改變H O 投加量，使68．5 g／L
H：O：溶液的投加量分別為1，2，3，4 mL，測定水樣
在不同反應時間下的吸光度，計算甲醛降解率，結果
見圖3。
輻射時間／min
圖3 H O 投加量對甲醛降解率的影響
Fig．3 Infl uence of H2 O2 dosage on the degradation
rate offormaldehyde
由圖3可知，68．5 g／L H O 的投加量從1 mL
增至2 mL時，甲醛去除率增加明顯。在輻射時間為
30 min，68．5 g／L H：O 的投加量為2 mL時，甲醛去
除率可達85．1％ ；再增加H：O：的投加量，甲醛的降
解率沒有明顯變化。
2．1．4 水樣pH值對甲醛廢水處理效果的影響
在微波功率462 W，68．5 g／L H2O2溶液投加量為
2 mL，Fe ：H：O2摩爾比為1：5的條件下，改變溶液
如踟 ∞ ∞ ∞ 如 、 璉謎
494 應用化工 第43卷
的pH值為2．0,3．O，4．O：5．O，6．0，測定水樣在不同
反應時間下的吸光度，計算甲醛降解率，結果見
圖4。
旃
璉
遨
鏜li
廿
輻射時間／rain
圖4 pH值對甲醛降解率的影響
Fig．4 Influence of initial pH on degradation rate
of formaldehyde
由圖4可知，pH=3時效果最好，在輻射時間為
30 rain時，甲醛降解率可達到85．1％ 。而在pH=2
的情況下，在輻射時間為30 rain時，降解率為
82．2％。而pH>3時，隨pH值升高，甲醛降解率逐
漸下降。當pH=6時，甲醛降解率最低，輻射時間
30 rain時，其降解率僅為71．2％，較pH=3時的降
解率下降了13．9％。
根據Fenton反應的基本原理，當水樣呈酸性
時，溶液中的H 易于OH一結合，利于反應Fe“ +
H2O2_+Fe¨ +OH一+HO·的進行；pH升高，水樣
中OH一濃度增大，抑制了HO·的釋放，降低了甲醛
的降解率。
2．1．5 Fe“投加量對甲醛廢水處理效果的影響
在微波功率462 W，68．5 g／L H：O 投加量為2 mL，
pH=3．0的條件下，考察Fe“：H O 摩爾比對甲醛
降解率的影響，結果見圖5。
輻射時間／rain
圖5 Fe“：H O：摩爾比對甲醛降解率的影響
Fig．5 Infl uences of Fe ：H2 O2 molar ratio on degradation
rate of formaldehyde
由圖5可知，當Fe¨：H O 摩爾比為l：5時，甲
醛的初始降解速率(5 rain)和最終降解率(30 min)
均最高；Fe¨：H：O 摩爾比為1：20時的初始降解速
率和最終降解率都較低。Fe 是促使H：O：分解產
生·OH的催化劑，過低的Fe 投加量影響·OH的
生成量及生成速率，降解過程受到抑制；當Fe 過
量時，Fe 會還原H O ，自身被氧化為Fe¨，既浪費
FeSO ·7H：O和H O：，又增加了出水色度。
2．2 對比性實驗結果
微波．H O 、水浴-H：O 、水浴-Fenton廢水處理
體系處理甲醛廢水與微波一Fenton廢水處理體系相
比較，結果見圖6。
反應時間／rain
圖6 不同處理工藝下的甲醛降解率
Fig．6 Degradation rate of formaldehyde with the
diferent condition
由圖6可知，水?。瓾 O 處理體系甲醛降解率
最低，微波一H O：處理體系甲醛降解率高于水浴．
H2O2，低于微波一Fenton和水浴一Fenton，微波一Fenton
處理體系的甲醛降解效果最好，微波一Fenton與水
浴一Fenton在 5．0 min時即可達到較高的降解率。
從微波的熱效應與非熱效應考慮，在微波作用
下，H O 易釋放出·OH，同時亦可降低Fenton試劑
與甲醛反應的活化能，加速了Fenton反應的進程。
由此可知，微波促進了H：O：中·OH的產生，提高了
Fenton試劑的氧化效率，強化Fenton試劑對甲醛的
降解效果。
3 結論
(1)微波。Fenton工藝對甲醛的處理效果較好，
降解效率較高。說明微波促進了H：O 中·OH的
產生，提高了Fenton試劑的氧化效率，強化Fenton
試劑對甲醛的降解效率。
(2)微波．Fenton體系處理甲醛廢水時，在微波
功率為462 W，68．5 L H O 投加量為2 mL，水樣
pH=3．0，Fe ：H：O 摩爾比為1：5及反應時間為
30 rain時，甲醛降解率可達到85．1％。
(3)微波-Fenton工藝處理甲醛廢水，具有反應
快速的特點，在反應開始后5 rain內即可達到一個
較為理想的處理效果(甲醛的降解率為62．6％)，這
是其他Fenton聯合工藝難以達到的。微波．Fenton
工藝易于操作，處理時間短，能耗低，有機物礦化程
度高，無二次污染，是一種理想的甲醛廢水處理工
藝。 (下轉第497頁)
∞ 印 們{；；加 。 鯽 ∞
第3期 陶賢平等：一鍋法合成三氯乙醇 497
表4 縮合反應時間對三氯乙醇收率的影響
Table 4 Efect of reaction time On the yield of
triehloroethanol
縮合反應時間／h 三氯乙醇收率／％
2O
23
26
30
76．3
79．1
8O．4
80．2
由表4可知，縮合反應23 h時，三氯乙醛并沒
有反應完全；縮合反應時間為26 h時，收率增至
8O．4％ ；反應時間為30 h時，收率有下降趨勢。取
縮合反應時間26 h。
2．5 三氯乙醇的提純
合成粗品經氣相色譜分析，三氯乙醇含量90％
左右。對粗品進行減壓精餾，選用0型不銹鋼壓延
孔環(huán)填料，回流比1：4，精餾提純后，產品的三氯乙
醇含量≥99．0％，精餾收率91．1％。
2．6 產品的結構表征
2．6．1 IR譜采用KBr壓片，精制三氯乙醇的IR，
T／em～：3 349(寬)，1 243，1 092(強)，1 019
(一OH)，2 933，1 443(一CH2)，815，718(強)，569
(C—C1)。
2．6．2 H NMR譜 H NMR(DMSO)6：2．51(1H，
S，OH)，4．03(2H，s，CH2)。
產品紅外光譜和核磁共振譜的分析結果與文獻
相符，可確認產品結構是三氯乙醇。
3 結論
(1)以乙酸乙酯作為制備三乙醇鋁和三氯乙醇
的共同溶劑，一鍋法合成了三氯乙醇，避免了乙醇鋁
吸濕性強、易升華、難提純的問題，簡化了工藝操作。
(2)一鍋法合成三氯乙醇的最佳工藝條件為：
反應物摩爾比n(鋁粉)：n(乙醇)：n(三氯乙醛)=
1：3．8：2．4，縮合溶劑為60 g乙酸乙酯，縮合反應時
間26 h，反應收率80．4％。
(上接第494頁)
參考文獻：
[2]
[3]
[4]
參考文獻：
[1] 柏海玲．新型低毒農藥氯甲胺磷通過湖北省科技廳的
鑒定[J]．農藥研究與應用，2007(6)：38．
[2] 王宗君，胡文祥，張良軍．二苯羥乙酸糖酯酶促合成研
究[J]．當代化工，2010，39(1)：17．19．
[3] 楊建．犬螨蟲病脫毛的治療[J]．養(yǎng)犬，2011(3)：15．
[4] Onas S，Johansson K，Soh K S．Binding of the general anesthetics
cMoroform and 2，2，2-trichloroethanol to the hydrophobie
core of a four- —helix bundle protein[J]．Pho—
tochemistry and Photobiology，2003，77(1)：89-95．
[5] 張曉鴻，袁麗，楊東．酚氧基聯烯基醚單體的原子轉移
自由基聚合研究[J]．化學學報，2009，67(16)：1897-
1902．
[6] 劉太奇，操彬彬．具有潛在親電性的環(huán)氧乙基聚酰胺
的制備[J]．高分子材料科學與工程，2010(11)：137—
139．
[7] Brown H C，Narasimhan S，Choi Y M．Efect of cation and
solvent on the reactivity of saline borohydrides for redue·
tion of carboxylic esters．Improved procedures for the conversion
of esters to alcohols by metal borohydrides[J]．J
Org Chem，1982，47(24)：4702-4708．
[8] 張大國．精細有機單元反應合成技術[M]．北京：化學
工業(yè)出版社，2009：126．
[9] Rajan R，Badgujar S，Kaur K，et a1．Practical and chemo8-
elective reduction of acyl chloride to alcohol by borohydride
in aqueous diehloromethane[J]．Synth Commun，
2010，40(19)：2897-2907．
『1O]Bal’on Y G，Shul’man M D，Vakulenko L I．Preparation
and some properties of 1，1，1-trihalo-2·alkanols[J]．J Org
Chem，1989，25(7)：1231．1237．
[1 1]Krohn K，Knauer B，Kuepke J．Zirconium alkoxide catalyzed
oppenauer oxidation using chloral as the hydride aceeptor[
J]．Synthesis，1996(11)：1341-1344．
[12]林原斌，劉展鵬，陳紅飆．有機中間體的制備與合成
[M]．北京：科學出版社，2006：118，158．160．
[13]王軍，劉文斌．乙醇鋁的合成方法：CN，1483511[P]．
2OO4 3—01．
[14]趙繼芳．乙醛縮合法制乙酸乙酯的研究[J]．上?；?
工，2004(8)：10-11．
Lu Z J．Hegemann W．Anaerobic toxicity and biodegrada—
tion of formaldehyde in batch cultures[J]．Water Re．
search，1998，32(1)：209—215．
閻百興，何巖．燃燒法處理酚醛廢水的試驗[J]．環(huán)境污
染與防治，1998，20(1)：21-22．
岳欽艷，高寶玉．二氧化氯處理苯酚和甲醛廢水的研究
[J]．山東環(huán)境，1998(3)：3．5．
王玉軍，賀華陽，駱廣生，等．光催化氧化法處理甲醛廢
水的研究[J]．化工環(huán)保，2003，23(6)：311-314．
[5] 簡磊，汪曉軍，麥均生，等．Fenton試劑處理含甲醛有機
廢水的研究[J]．化工科技，2007，15(3)：26-28．
[6] 陳芳艷，唐玉斌，鐘宇，等．微波誘導Fenton試劑氧化
降解水中對硝基氯苯[J]．環(huán)境科學與技術，2008，31
(9)：4649．
[7] 關曉彤，楊旭鵬，張之明，等．微波輻射Fenton試劑處理
，I irI'廢水的研究[J]．工業(yè)水處理，2010，30(4)：42—44．
[8] 國家環(huán)境保護局，國家技術監(jiān)督局．GB／T 15516-1995
空氣質量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法[s]．北
京：中國標準出版社，1995．

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