芬頓試劑處理甲氰菊酯農(nóng)藥廢水的試驗研究

摘要：采用單因素試驗方法，用芬頓試劑對粉煤灰基混凝劑吸附后的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水做進(jìn)一步處理，以探討新的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水處理技術(shù)，并確定芬頓試劑處理的最佳條件。結(jié)果表明，在甲氰菊酯農(nóng)藥廢水pH為4、30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）H2O2用量為15 mL/L、FeSO4·7H2O用量為2.0 g/L、溫度為50 ℃、反應(yīng)時間為60 min時，芬頓試劑處理效果最佳，此條件下CODCr去除率達(dá)95.78%。

關(guān)鍵詞：芬頓試劑；甲氰菊酯；廢水處理

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3031-02

甲氰菊酯（Fenpropathrin，α-氰基-3-苯氧基芐基-2，2，2，3-四甲基環(huán)丙烷羧酸酯）又名滅掃利，是模擬天然除蟲菊素由人工合成的擬除蟲菊酯類的一種高效殺蟲劑[1]，在我國被廣泛使用，但該藥為擬除蟲菊酯類中毒性最大的高毒農(nóng)藥[2]，在環(huán)境中殘留會造成環(huán)境與食品的污染。

利用粉煤灰基混凝劑對甲氰菊酯農(nóng)藥廢水進(jìn)行預(yù)處理，CODCr去除率為50.91%[3]，雖然是以廢治廢的方法，但效率偏低，廢水需進(jìn)一步處理才能達(dá)標(biāo)排放。研究針對經(jīng)粉煤灰基混凝劑預(yù)處理后的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，利用芬頓試劑的強(qiáng)氧化性對其進(jìn)一步處理，并對處理效果進(jìn)行了研究，期望能提高甲氰菊酯農(nóng)藥廢水的處理效率。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥品

主要儀器：290A+型精密pH計[Thermo Electron Corparation（美國）]、DF-1型集熱式磁力攪拌器（江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司）、AS-990型吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）等。

主要試劑：氫氧化鈉、硫酸鐵、硫酸、30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）H2O2、重鉻酸鉀均為分析純，20%甲氰菊酯乳劑，試驗用水均為二次蒸餾水。

1.2 試驗方法

反應(yīng)在250 mL的燒杯中進(jìn)行。取100 mL經(jīng)粉煤灰基混凝劑預(yù)處理后CODCr為349.3 mg/L的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，加入適量的芬頓試劑，考察水樣的CODCr，并計算CODCr去除率。CODCr采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB 11914-1989）測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)pH的確定

分別取100 mL粉煤灰基混凝劑處理后的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，調(diào)節(jié)pH為2、3、4、5、6（由于甲氰菊酯在堿性條件下不穩(wěn)定，故所調(diào)節(jié)的pH均小于7），加入1.0 mL 30% H2O2、0.10 g FeSO4·7H2O，于30 ℃的空氣浴中振蕩反應(yīng)15 min后測定廢水的CODCr，考察不同pH對CODCr去除率的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，在酸性條件下，甲氰菊酯農(nóng)藥廢水CODCr的去除率隨pH的增大先增加后降低，在pH為4時，去除率達(dá)到最高。這是因為pH的升高會抑制·OH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；當(dāng)pH過低時，溶液中H+的濃度又會比較高，F(xiàn)e3+還原成Fe2+的過程變得困難，從而影響CODCr的去除效率。

2.2 H2O2用量的確定

取100 mL甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，調(diào)節(jié)pH為4，加入0.10 g FeSO4·7H2O，然后再分別加入不同量的30% H2O2，于30 ℃的空氣浴中振蕩反應(yīng)15 min后測定廢水的CODCr，以考察30% H2O2用量對CODCr去除率的影響，結(jié)果見圖2。從圖2中可以看出，隨著30% H2O2用量的增加，甲氰菊酯農(nóng)藥廢水中CODCr的去除率呈先增加后降低的趨勢；當(dāng)30% H2O2用量為15 mL/L時，CODCr的去除率達(dá)到最高，為85.38%。原因是H2O2的用量過大會引起H2O2與·OH發(fā)生反應(yīng)，使最開始產(chǎn)生的·OH消耗掉，即部分H2O2發(fā)生無效分解，進(jìn)而使CODCr去除率降低。

2.3 FeSO4·7H2O用量的確定

取100 mL甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，調(diào)節(jié)pH為4，分別加入不同質(zhì)量的FeSO4·7H2O，再加入1.5 mL 30% H2O2，置于30 ℃的空氣浴中振蕩反應(yīng)15 min后測定CODCr，考察FeSO4·7H2O用量對CODCr去除率的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，隨著FeSO4·7H2O用量的增加，CODCr去除率先增加后降低，當(dāng)FeSO4·7H2O用量為2.0 g/L時，CODCr的去除率達(dá)到最高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是Fe2+的濃度較低時，生成的·OH相對較少，因此去除率較低；隨著Fe2+濃度的增加，生成的·OH的量增加，完全參加反應(yīng)，去除率升高；但當(dāng)Fe2+濃度過高時，在高濃度催化劑下，反應(yīng)開始迅速產(chǎn)生大量的·OH，但氧化有機(jī)物反應(yīng)速率較低，導(dǎo)致·OH自身積聚生成水，使生成的·OH被消耗掉，去除率下降[4]。

2.4 反應(yīng)時間的確定

取100 mL甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，調(diào)節(jié)pH為4，加入0.20 g FeSO4·7H2O，用移液器準(zhǔn)確移取1.5 mL 30% H2O2，于30 ℃的空氣浴中分別反應(yīng)不同時間，反應(yīng)完后測定CODCr，考察反應(yīng)時間對CODCr去除率的影響，結(jié)果見圖4。從圖4中可以看出，對CODCr的去除率隨著反應(yīng)時間的增加而上升，在反應(yīng)60 min后趨于平衡，此后隨時間的推移去除率還有所增加，但是幅度較小，考慮實(shí)際情況，將最佳反應(yīng)時間定為60 min。芬頓試劑處理廢水時，·OH的產(chǎn)生速率以及氧化分解有機(jī)物的速率直接決定了芬頓試劑處理甲氰菊酯廢水所需時間的長短，時間越長，·OH產(chǎn)生量越多，去除率越高，但試劑的用量有限，在一定時間內(nèi)去除率有最大值。

2.5 反應(yīng)溫度的確定

取100 mL甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，調(diào)節(jié)pH為4，加入0.20 g FeSO4·7H2O，再加入1.5 mL 30% H2O2，分別置于不同溫度下振蕩反應(yīng)60 min，測定處理后甲氰菊酯農(nóng)藥廢水的CODCr，考察反應(yīng)溫度對CODCr去除率的影響，結(jié)果如圖5。由圖5可見，在20～50 ℃之間，對CODCr的去除率隨溫度的升高而升高，50 ℃時去除率達(dá)95.78%，這是因為溫度越高，·OH的活性隨之增大，氧化能力加強(qiáng)；但當(dāng)溫度超過50 ℃，去除率開始下降，這是因為溫度過高促使H2O2分解為O2和H2O，不利于·OH的生成[5]。

3 結(jié)論

利用芬頓試劑進(jìn)一步處理粉煤灰基混凝劑吸附后的甲氰菊酯農(nóng)藥廢水，有效地提高了CODCr的去除率，在工業(yè)化方面值得進(jìn)一步研究。通過試驗確定反應(yīng)的最佳條件為甲氰菊酯農(nóng)藥廢水pH 4、30% H2O2用量為15 mL/L、FeSO4·7H2O用量2.0 g/L、反應(yīng)溫度50 ℃、反應(yīng)時間60 min，此時CODCr去除率達(dá)95.78%。

參考文獻(xiàn)：

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