微波法辅助Fenton氧化法处理难降解废水的研究
洗煤、荧光印染生产、石油废水由于含稠环、氮、氧、硫等有机化合物，给环境造成了极大的威胁。本文通过对废水化学需氧量(COD)Mn的测定，分析了废水难以处理的原因。针对废水的特点，确定了微波辅助下，Fenton氧化法处理方案。研究了H2O2、硫酸亚铁用量，不同辐射时间、pH值对废水处理效果的影响及作用机理。通过正交实验确定了最佳条件，废水COD从3117降至784mg/L，达到了一个较好的结果。
洗煤、荧光印染生产、石油废水、垃圾渗滤液由于含酚、稠环芳烃、吡咯、呋喃、咪唑、萘、含氮、氧、硫的杂环化合物、氰、油、氨氮及硫化物等有毒、有害物质，CODcr值和色度都很高。目前处理的方法有物理法、化学法、物理化学法、生物法等。存在着工艺流程长，处理进程缓慢，污水处理设施庞大，占地面积大，总投资巨大，处理后的水质并不很稳定，对难降解的可溶性有机物以及磷、氮等营养物质处理不彻底，此外，处理过程中还会造成二次污染，处理过的废水CODcr值仍较高。微波辅助催化氧化处理有机废水新技术作为一种新型的水处理方法，能够大大加速污染物的降解，短时高效，尤其对难处理的有机污染物处理效果更佳，具有氧化快速，矿化度高，不引入新的二次污染物，简化操作程序，能使处理废水工程小型话和分散化等优点，是其他处理技术不可比拟的，尤其适用目前企业处理废水要求。本文通过微波与Fenton氧化法结合处理高浓度难降解有机废水，取得了较好结果。
1、实验仪器与材料
仪器：微波炉MM721广东美的微波炉制造有限公司。
实验试剂：硫酸亚铁，天津市东丽区天大化学试剂厂;氢氧化钠，天津市天大化工试剂厂;重铬酸钾，天津市化学试剂一厂;其他试剂。所有试剂均为分析纯。
氧化实验废水：某工厂生产废水，CODcr值大于3000。
2、实验方法
由于废水COD值大于3000，本实验首先尝试用氧化性强的高锰酸钾氧化处理，在保证酸度、高锰酸钾用量、加热煮沸时间等其它变量相同。共做一系列稀释倍数梯度实验。在微波辅助下，采用Fenton氧化法处理。实验方法为20mL实验废水，回流条件下，加入不同量硫酸亚铁、H2O2，调节溶液pH 值，反应不同时间，加热完后滴加一滴MnSO4，用电热套加热4min去除剩余的H2O2，冷却后，按照GB11914-89《COD测定重铬酸盐法》中的方法测定CODcr值含量。
3、结果与讨论
3.1、高锰酸钾氧化法处理废水
取同等量废水，加入0.02104mol/L高锰酸钾10ml，1∶3硫酸5ml，回流30min。经计算和GB11914-89对照，稀释倍数为30倍时实验数据比较接近真实COD值。但从图1可以看出，稀释倍数大时，溶液酸度可能不够而使高锰酸钾产生了少量MnO2沉淀，消耗量比实际较大。稀释倍数小时，高锰酸钾浓度较大，氧化能力较大，不应该消耗量大。最可能原因是该废水难于被高锰酸钾氧化降解，高锰酸钾浓度较大，产生分解消耗，从而使消耗量增加。从该实验结果可以发现，该废水用常规方法难以降解。这也和作者从工厂了解到的实际情况吻合。
图1 不同稀释倍数对废水处理影响
3.2、微波辅助下Fenton氧化法处理探讨
3.2.1、不同pH 值下废水处理效果
取20 ml废水，调节溶液pH 值，400 mg/LFeSO43ml，10%过氧化氢0.3ml微波中火加热时间15min，加热完后滴加一滴MnSO4，用电热套加热4min去除剩余的过氧化氢，用重铬酸钾法测COD。
从图2可以，当pH 值低时，溶液中氢离子浓度高，三价铁离子不能顺利地被还原为二价铁离子，催化反应不能顺利进行。当pH 值升高时，会抑制羟基自由基生成，同时溶液中二价铁离子以氢氧化物形式沉淀而失去催化能力。pH 值影响与其它Fenton氧化法结果一致，说明微波不影响Fenton催化基本作用。
图2 不同pH值下废水COD去除率
3.2.2、微波加热时间对废水处理效果的影响
取20ml废水，调节溶液pH 值3，400mg/LFeSO43ml，10%过氧化氢0.3ml微波中火，微波反应时间5～15min。
微波加热也会诱导过氧化氢生成羟基自由基，并且会加快Fenton氧化法催化进程，对该难降解废水有较好处理效果。从图3可以看出，在较短时间内，反应较快达到平衡。
图3 不同微波加热时间下废水COD去除率
3.2.3、H2O2
的用量对废水处理效果的影响取20ml废水，溶液pH 值3，400mg/LFeSO43ml，微波中火，微波反应时间13min。加入10%过氧化氢。
随着过氧化氢量的增多，产生的羟基自由基增多，COD去除率增大，但0.4ml后过氧化氢自身会消耗羟基自由基，故COD去除率随之减小，所以最佳H2O2的用量为0.4ml。
3.3、正交试验及其结果
每次试验取20ml酸沉废水，加入相应物质的量，微波中火加热15min，表1为微波条件下氧化法处理废水正实验结果。
图4 不同H2O2的用量废水COD去除率
表1 微波条件下Fenton氧化法处理废水正交实验表
从表中COD去除率数据可得知组合A1B3C2去除率最高，可达到较好去除效果。通过其R 值比较可得：A>C>B，即影响该实验的主要因素为硫酸亚铁的用量，其次是过氧化氢的用量，最后是pH 值。
4、结论
该项目先采用高锰酸钾测COD的方法来验证废水中高浓度有机废水的难降解性，微波与fenton试剂氧化法很好的结合起来，在短时间内，达到较好降解高浓度难降解有机废水COD的目的，COD可从3117mg/L降至784mg/L。
