硅藻土酸洗液

来源：M6平台    发布时间：2025-02-10 23:45:29

　　杨文，等：硅藻土酸洗液一Ｈ：０：（Ｆｅｎｔｏｎ）去除垃圾渗滤液色度、ＣＯ

　　ＣＯＤｃｒ的研究杨文，王平，朱健（中南林业科技大学环境科学与工程研究所，

　　用采用高级氧化技术如Ｆｅｎｔｏｎ法来处理。本文利用硅藻土酸洗改性产生的酸

　　洗废水与３０％Ｈ２０２结合配成Ｆｅｎｔｏｎ试剂处理初始色度为８００倍，Ｃ

　　ＯＤｃ，的浓度为８１０．４ｍｇ／Ｌ的垃圾渗滤液，最终得到酸洗液与３０％Ｈ

　　２０２的配比为６：４（体积比），并在ｕＶ＋搅拌处理时间为ｌ小时，ｐＨ值为

　　３，静置澄清２４小时后对色度和ＣＯＤ。，的去除分别达到了９６．２５％和７

　　ｗｅｉｇｈｔ）ｉｓｌｅａｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｏｔｏｍｉｎａｔｅａ

　　藻土作为一种优质廉价的吸附材料已经大范围的应用于废水净化处理，但由于硅藻原土品质

　　不高，含杂质较多，极大地限制了其吸附性能，为了进一步提升硅藻土的吸附性能，

　　必须对硅藻土进行改性，酸洗作为硅藻土重要改性方法之一已经取得了一定的成效，

　　但硅藻土酸洗副产物硅藻土酸洗废液一直未得到一定效果地处理和利用。硅藻土酸洗液

　　是在硅藻土酸洗改性过程中产生的酸性废水，酸度高，且含有一定量Ｆｅ３＋、Ｆ

　　ｅ“、Ａ１３＋等金属阳离子，如直接排放对水体导致非常严重的污染。因此，研究如何

　　综合利用硅藻土酸洗废液显得很必要。由于硅藻土酸洗过程中产生了Ｆｅ¨、Ｆｅ

　　“、灿３＋等金属阳离子，又由于Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋与Ａ１３＋的存在，酸洗液可

　　作为铁系或铝絮凝剂直接用于废水净化处理…。又因为Ｆｅ２＋具有还原性，与Ｈ：０：

　　联合能形成具有强氧化性羟基自由基的Ｆｅｎｔｏｎ试剂，而Ｆｅｎｔｏｎ试剂

　　作为一种强氧化剂可以轻松又有效地去除水体中大分子有机污染物，因此，大范围的应用于高

　　浓度有机废水的处理，特别是垃圾渗滤液的处理。圾渗滤液的处理是废水净化处理领域

　　中的一个难题，原因主要在于其所含的有机物多为难降解的有生物质，可生化性比较差

　　旧Ｊ，并且色度高，一般的生物处理方法很难达到处理要求，因此就需要用非生物的

　　方基金项目：＜应用硅藻土处理工业废水可行性研究＞项目·４２５·全同排水委

　　员会２０１０年年会论文集法如高级氧化法来解决，Ｆｅｎｔｏｎ法是高级氧化技

　　术之一。Ｆｅｎｔｏｎ试剂中对有机物的降解起强氧化作用的是Ｆｅ２＋同Ｈ：Ｏ：

　　反应生成的羟基自由基·ＯＨ„３｜，而Ｆｅ２＋在该过程中主要起催化作用…。本

　　文利用硅藻土在酸洗过程中产生的酸洗废液与Ｈ：Ｏ：结合组成Ｆｅｎｔｏｎ试剂

　　用于垃圾渗滤液的处理，主要研究该试剂在不同因素影响下对色度、ＣＯＤ。，的

　　去除效果。１材料与方法１．１试验材料①硅藻土酸洗废液：在硅藻土酸洗改性过

　　程中收集的不同浓度的酸洗混合液，获取方法见１．３，硅藻土酸洗废液的构成如

　　填埋场，该填埋场场龄为５年，所取水样为成熟垃圾渗滤液，其水体质量情况见表２。表

　　闭式消解仪（带消解罐）；②ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器，江苏省金坛市佳美

　　硅藻土酸洗废液的获取：取五个５００ｍＬ烧杯，分别加入体积比浓度为５％、１

　　处理的硅藻土，置于电炉上加热ｌｈ，加热过程中，维持酸洗液的液面与初始液面

　　一致。加热完成后，冷却，然后用蒸馏水稀释至５００ｍＬ，过滤，将得到的初始

　　酸洗废液混合即得到试验用的酸洗液。（２）ｂｅｎｔｏｎ氧化处理垃圾渗滤液影

　　响实验：将酸洗废液与３０％Ｈ：Ｏ：以不同的配比配制Ｆｅｎｔｏｎ试剂，研究

　　酸洗废液用量、Ｈ：Ｏ：用量、ｐＨ值、搅拌时间对垃圾渗滤液ＣＯＤ。。、色度

　　去除效果的影响。（３）Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理垃圾渗滤液优化组合实验：在四个

　　Ｌ硅藻土酸洗液，放人ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器上以１５０ｒ／ｒａｉｎ的

　　搅拌速度搅拌６０ｍｉｎ；第二个烧杯同样加入６ｍＬ硅藻土酸洗液，放人ＪＪ一

　　化６０ｒａｉｎ；第三个烧杯中加入配比６：４（酸洗液：Ｈ２０２，Ｖ／Ｖ）１

　　０ｍｌ，放人ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器上以１５０ｒ／ｒａｉｎ的搅拌速度

　　搅拌并同时用ＵＶ催化６０ ｒａｉｎ；第四个烧杯是与第三个烧杯同样的条件下并

　　调节水样的ｐＨ值为３；依次将烧杯标记为ｌ、２、３、４。最后待静置沉淀２４

　　小时后测定水样色度以及ＣＯＤｏ的含量，并测定烧杯内絮凝体的干重。１．４检

　　测方法 ＣＯＤ¨色度分析方法均采用标准方法，详见＜水与废水监测＞第四版。 ．４

　　２６· 杨女．锋ｎ＊ｌ：＆洗浊一Ｊｌ，ｏ：（Ｆｅｎｔｏｎ）上陈垃圾海滤液色

　　度、ＣＯＤＬ．的Ⅲ究１ ｓ数据处理 对色度、ＣＯＯ。击除采用的计算打法是去

　　除率．击除率的计算公式如下 ①色虚的去除率 Ｒ（％）＝（原水样的色度反应后

　　水样的色鹿）／ｒｌ水样的色度ｘ１００％； ②ＣＯＤ。肿士除牢 ｒ％＝（Ｃｏ

　　—Ｃ．）／Ｃ。ｘ１００％ Ｃ¨．垃圾渗滤皱韧始ｃ（）Ｄ。浓度（ｍ‖１）； Ｃ．处

　　理后垃圾涪滤液中ＣＯ Ｅ）Ｃｒ浓度（ｍｇ／Ｌ）。２结果与讨论２ １硅藻土醴

　　洗蔽中Ｆｅ“的来源 硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积．经自

　　然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。其化学组戚以Ｓｉ０２为主，杂质主要

　　为Ｆｅ—Ｏ ＡＩ：Ｏ，等。 在硅藻土酸冼过程中，酸冼的浓度（体积比）范围从

　　５％一６０％．如同Ｉ所示。 目１｛目镕ｍ艟№＆＃硅蔫± 由图中能得出，在

　　５％～４０％之间，随着酸洗浓度的增加，酸洗渡的颜色由浅绿色逐渐变为绿色．井

　　且在４０％时出现大量的结晶。当酸洗液的浓度达到６０％时，酸冼醺的颜色变为

　　探黄色，同时也有大量的结晶体形成。即当醴洗液浓度为５％一４０％之间．酸洗

　　檀中主要是ｈ“；而当酸洗液椎度超过６０％时．酸洗漓中主要为艮“。根据所得结

　　论町知．在酸洗在５％一加％之间，存在如下艰电池反应式： 阳授：２Ｈ！Ｏ＿．０

　　２＋４Ｈ＋＋４ｅ； 目极：Ｆｅ“”Ｆｅ“． 试验采用的是５％一４０％的混合酸洗

　　液，由于ｎ２＋的存在，可以与Ｈ：Ｏ：组成Ｆｅｎｔｏｎ试剂。根据徐晓军等编

　　著的《化学絮凝荆作用原理》一书中提到的硫酸亚铁的制备方法中主要有三种：①

　　硫酸法；②钛白副产法：③从酸洗液中提取；目口证明了该过程中生成了Ｆｅ“。酸

　　洗液中含有一定量的硫酸，可 以为羟基自由基（－ＯＨ）的形成提供一个好的酸性

　　环境。２ ２ Ｆｅｎｔｏｎ氯化处理垃圾渗滤液影响研究２ ２ １硅藻土酸洗液用

　　量的影响 用移液管移取０．２．４，６、８、１０ｍＩ的硅凝土酸洗液分刖放人六

　　个标号为１、２、３，４，５，６的２５０ｍＬ的烧杯中．并在每个烧杯中加入３

　　０％的Ｈ ２０，ｌ ｍＩ．，震荡矩两种试剂混合反应Ｉ…２ ｎ，然后向每个烧杆

　　＝全国排水委员会２０１０年年会论文集中用量筒量取２００ ｍＬ的垃圾渗滤液

　　倒入其中，再将６个烧杯放入ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器上以１５０ ｒ／ｍｉ

　　ｎ的搅拌速度搅拌２ ｈ，最后待静置沉淀１２小时后测定水样ＣＯＤ。，的含量，

　　以及水样的色度。得到的结果如图２所示。 图２硅藻土酸洗液用量对去除的影响 从

　　图２中能够准确的看出，随着硅藻土酸洗液用量的增加，色度的去除呈上升的趋势，在８～

　　１０ ｍＬ用量的时候对色度的去除已达到９０％以上。而ＣＯＤｏ的去除先呈上

　　升的趋势，然后随着酸洗液中Ｆｅ２＋量的过剩，以致垃圾渗滤液中还原性物质过

　　剩，导致ＣＯＤ。，的去除率的下降。即在消解的过程中，一部份的Ｃｒ６＋被过

　　剩的Ｆｅ２＋还原，导致的垃圾渗滤液中ＣＯＤ。，总量上升，而去除率呈下降的

　　趋势。在硅藻土酸洗液用量为４～６ ｍＬ，对ＣＯＤ。，的去除效果较好，所以下

　　述试验采用酸洗液的用量为６ ｍＬ。２．２．２ Ｈ２０２的用量的影响 用移液管

　　移取６ ｍＬ的硅藻土酸洗液分别放入六个标号为１、２、３、４、５、６的２５０

　　ｍＬ的烧杯中，并分别在６个烧杯中依次加入３０％的Ｈ：Ｏ：体积为０ ｍＬ、０．５

　　ｍＬ、１ ｍＬ、２ ｍＬ、４ ｍＬ、６ ｍＬ，震荡使两种试剂混合反应ｌ～２ ｍ

　　ｉｎ，后面的操作跟２．１．１一致。得到的结果如图３所示。 圈３ Ｈ：Ｏ：用

　　量对去除的影响 从图３中能够获得，随着Ｈ：Ｏ：用量的增加，对色度的去除呈上

　　升的趋势，在用量为２ ｍＬ以上时上升的趋势逐渐变缓，对色度的去除已经达到９

　　０％以上。Ｈ：Ｏ：用量的增加对ＣＯＤ。，的去除产生的效果不显著，从图中曲

　　线的变化趋势来看。基本上维持在１５％一２５％的水平之间。说明在酸洗液用量

　　一定的情况下，增加Ｈ：Ｏ：用量对ＣＯＤｏ去除增效不明显。Ｆｅｎｔｏｎ试剂

　　对ＣＯＤ。，和色度的去除主要是两个方面，Ｆｅｎｔｏｎ试剂产生的絮体对含色

　　度的物质及其有机物的吸附；主要是Ｆｅ２＋与Ｈ：Ｏ：作用产生的羟基自由基的

　　强氧化作用。根据图中曲线的变化，最终确定硅藻土酸洗液与Ｈ：０：的配比为６：

　　４（体积比）。２．２．３搅拌＋ＵＶ处理时间的影响 用移液管移取６ ｍＬ的硅

　　藻土酸洗液和３０％的Ｈ：０２体积为４ ｍＬ分别放人五个标号为ｌ、２、３、

　　４、 ．４２８· 杨文，等：硅藻土酸洗液一Ｈ：０２（Ｆｅｎｔｏｎ）去除垃圾渗

　　滤液色度、ＣＯＤ。，的研究５的２５０ ｍＬ的烧杯中，震荡使两种试剂混合反应

　　ｌ～２ ｒａｉｎ，然后向每个烧杯中用量筒量取２００ ｍＬ的垃圾渗滤液倒人其

　　中，再将６个烧杯放入ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器上以１５０ ｒ／ｒａｉｎ的

　　搅拌速度搅拌以及紫外灯照射催化３０ ｒａｉｎ、６０ ｒａｉｎ、９０ ｒａｉｎ、

　　１２０ ｒａｉｎ、１８０ ｒａｉｎ，最后待静置沉淀１２小时后测定水样ＣＯＤ。，

　　的含量，以及水样的色度。得到的结果如图４所示。 图４搅拌＋ＵＶ处理时间对去

　　除的影响 ＵＶ对整个反应过程中起催化作用。１分子的Ｈ：０：在紫外线分子的·ＯＨ，然后 ·ＯＨ与有机物作用并使其分解。其反应为：Ｈ：０：越·Ｏ

　　Ｈ。从上图中能够准确的看出，ＵＶ＋搅拌处理时间的长短对色度的去除没影响，而对

　　ＣＯＤｏ去除的影响很明显，在处理时间为ｌ小时时达到最大值，而后随着处理

　　时间的增加，又呈下降的趋势。因此最佳的ｕＶ＋搅拌处理时间为ｌ小时。２．２．４

　　ｐＨ值的影响 用移液管移取６ ｍＬ的硅藻土酸洗液和３０％的Ｈ：Ｏ：体积为４

　　ｍＬ分别放人六个标号为ｌ、２、３、４、５的２５０ ｍＬ的烧杯中，震荡使两种

　　试剂混合反应１—２ ｍｉｎ，然后向每个烧杯中用量筒量取２００ｍｉ的垃圾渗滤

　　液倒人其中，并用稀硫酸调节水样的ｐＨ值分别为３、４、６、７、８再将５个烧

　　杯放入ＪＪ一４Ａ数显六联电动搅拌器上以１５０ ｒ／ｍｉｎ的搅拌速度搅拌以

　　及紫外灯照射催化６０ ｍｉｎ，最后待静置沉淀１２小时后测定水样ＣＯＤ口的含

　　量，以及水样的色度。得到的结果如下图５、６所示。 硼值 圈５ ｏＨ值对ｃｏｏ

　　ｃ，去除的影响 图６ ｏＨ值对色度去除的影响 ｐＨ值对Ｆｅｎｔｏｎ反应的影响

　　非常的显著，一般最佳的ｐＨ范围为３—５【６„７】，试验从３—８范围研究发现，

　　３—４之间呈显而易见地下降的趋势，在ｐＨ为４时，ＣＯＤ。，的含量在原有的基础上

　　上升，说明在这种ｐＨ值条件下，抑制了体系的催化活性。从静置１２小时和２４

　　小时水样中ＣＯＤ。，的含量变化来看，ｐＨ值为４和８时，ＣＯＤ。，的含量的

　　前后变化最小，在ｐＨ值为３时，ＣＯＤ口的含量从１２小时的４６％的去除率上

　　升到７４％，从而说明体系反应的处理效果与水力停滞时间的长短有关。 ｐＨ值对

　　色度去除的影响也非常的明显，从图中能够准确的看出，在ｐＨ值为４时，对色度的去除

　　效果最好，在此基础上降低或提高ｐＨ值都会降低体系对垃圾渗滤液色度的去除率。

　　这种变化趋势刚好与去 ·４２９· 全国排水委员会２０１０年年会论文集 除ＣＯ

　　Ｄ。，的含量刚好相反。从而说明在此条件下该体系中色度的去除与ＣＯＤ。，的

　　去除并不是一致的 关系。２．２．５ Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理垃圾渗滤液优化组合

　　研究 硅藻土酸洗液与硅藻土酸洗液一Ｈ：０：体系对色度和ＣＯＤ。，去除都具有

　　一定的作用，以下采用四 种情况相对来说比较单纯使用硅藻土酸洗液与硅藻土酸洗液一Ｈ：

　　０：体系的区别。用上述相同垃圾渗滤液试 验，实验结果如表３所示。 表３ Ｆｅ

　　ｎｔｏｎ氧化处理垃圾渗滤液优化组合结果比较 标号 ＣＯＤｃ，去除率（％） 色

　　度上除率（％） 絮凝沉淀残渣量（ｇ／Ｌ） ｌ ３３．９ｌ ６５．５０ １．１８

　　２ ３８．３ｌ ６８．１３ ０．８１ ３ ３３．７ｌ ８１．２５ Ｏ．６７ ４ ７

　　４．１４ ９６．２５ Ｏ．６２ 从表３中能够准确的看出，ｌ?ⅲ病ⅲ扯裕茫希模锶コ

　　谋浠 淮螅 粗卸裕茫希模悖虻娜コ 锏剑罚矗 保矗ィ 幢砻鳎穑戎刀裕疲澹睿

　　簦铮罘从Φ挠跋熳畲蟆＃捕色度的去除在ｌ的基础上上升了２．６３％，说明紫外

　　对色度的去 除有一定的影响。３和４对色度的去除都比较高，说明Ｆｅｎｔｏｎ法

　　对废水中色度的去除比一般的絮凝效果要好。从最终絮凝沉淀的残渣量分析，第四

　　种组合产生的污泥干重最小，原因主要在于Ｆｅｎｔｏｎ氧化将一些难降解物质降解成

　　小分子物质或气体进入水中或扩散到空气中。 １、２烧杯中主要是硅藻土酸洗液中

　　的Ｆｅ２＋和Ｆｅ“的絮凝沉淀作用，在ｐＨ值大于３时，Ｆｅ２＋与Ｆｅ¨会产生

　　如下反应（１）（２）： （１）Ｆｅ２＋＋ＯＨ一＝Ｆｅ（ＯＨ）２ Ｊ， （２）

　　Ｆｅ¨＋ＯＨ一＝Ｆｅ（ＯＨ）３ Ｊ， Ｆｅ（ＯＨ）：与Ｆｅ（ＯＨ），絮凝沉淀

　　作用将垃圾渗滤液中的难降解有机物及其色度影响因子进行包裹或吸附等作用，使

　　得垃圾渗滤液中的ＣＯＤ。，和色度降低。 标号３、４烧杯中主要是硅藻土酸洗液

　　中的Ｆｅ２＋与Ｈ：０２体系产生的强氧化作用的自由羟基（·ＯＨ），使垃圾渗滤

　　液中的难降解有机物得以降解以及对含色度物质的去除。 从表ｌ中可看出，能够突

　　出硅藻土酸洗液与Ｈ：０：组合Ｆｅｎｔｏｎ试剂最佳的方式为第四种情况。即说

　　明，硅藻土酸洗液与其他解决方法联合比单纯只用硅藻土酸洗液处理废水的效率要

　　高。３结论３．１ 由上述能够获得，对于此种垃圾渗滤液中色度和ＣＯＤＣｒ去除

　　的最佳硅藻土酸洗液与Ｈ：Ｏ：的配 比为６：４（体积比），并在ｕＶ＋搅拌处理

　　时间为ｌ小时，ｐＨ值为３，静置澄清２４小时后对色度和ＣＯＤ。的去除分别达

　　到了９６．２５％和７４．１４％；并且产生的污泥量（干重）最少。３．２硅藻

　　土酸洗液是硅藻土酸洗改性过程中产生的废液，酸洗过程中要消耗大量的水，产生

　　大量的酸液，随意排放容易污染水资源，将酸洗液与Ｈ：Ｏ：结合形成Ｆｅｎｔｏ

　　ｎ试剂处理垃圾渗滤液，能够达到以废治废的目的。参考文献ｌ〔１〕 徐晓军等编

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