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印染工业是我国经济开展和民生开展的重要支柱，随着人们对纺织品需求量的逐步增加，印染产业范围不时扩展，产生的印染废水逐步增加。印染废水成分复杂、色度大、生物可降解性差，假如不经过有效处置而直接排放到环境中，将会造成水体严重污染，影响生态均衡并危害人体安康。近年来，为了进一步提升纺织品的印染效果，在印染过程中参加了多种新型染料和助剂，印染废水中的染料和助剂品种繁多，使其愈加难以处置。目前，工业化处置印染废水的办法可归结为物理法、化学法和生物法，但单一办法处置存在降解效率低、能耗较高、污泥量大、易形成二次污染等问题。为理解决这些问题，可将多种办法结合运用，分离多种办法的优势，到达进步处置效率、降低本钱的效果。Fenton试剂法是一种常见的高级氧化技术，可用于处置多种有毒有害的有机废水，适用于成分复杂、难降解的印染工业废水处理。Fenton试剂法的主要原理为H2O2与Fe2+反响生成具有超强氧化性能的•OH，与常规处置难以降解的有机物发作反响，生成易降解小分子有机物以至直接降解为H2O和CO2等无机物。Fenton试剂法最主要的物质为Fe2+和H2O2，分别起同质催化和氧化作用。Fenton试剂法处置印染废水具有处置效果好、便当快捷的优点，但Fenton试剂法的H2O2应用率低，Fe2+用量需求精准控制，处置本钱高，易形成二次污染。因而，需求将Fenton氧化技术与其他处置办法相分离，包括光催化-Fenton法、电解氧化-Fenton法、超声Fenton法、流化床-Fenton法等，以流化床-Fenton技术应用最为普遍。流化床技术借助流体使反响器内的固体呈流态化，使废水与催化剂、试剂接触愈加充沛，进而加强了传质效率。流化床-Fenton技术是将流化床技术和Fenton技术实行有机分离，在Fenton反响的根底上引入外加颗粒，将Fe2+掩盖在填充料外表，以到达强化Fenton作用的目的。
目前，流化床-Fenton技术对实践印染废水深度处置方面显现出宏大潜力，研讨各要素对印染废水深度处置效果的影响，以完成流化床-Fenton技术在工业化处置印染废水方面的应用。本实验应用自主开发的流化床-Fenton设备对某印染厂二级生化出水实行深度处置，以COD去除率为指标，研讨石英砂填充率、反响时间、pH、Fe2+浓度和H2O2用量对印染废水处置效果的影响，为完成流化床-Fenton技术的工业化应用提供数据支持。
1、实验
1.1 原材料
印染废水(江苏省某印染厂污水处置站二级生化出水，pH为6~8，初始COD为240~260mg/L)，石英砂[粒径(0.5±0.1)mm，密度1.8g/cm3]，30%H2O2、HCl、H2SO4、NaOH、FeSO4•7H2O、重铬酸钾(剖析纯，国药集团化学试剂有限公司)。
1.2 实验设备
实验设备如图1所示，流化床反响器尺寸Φ60mm×700mm，容积2L，用爬动泵参加Fe2+和H2O2，用循环泵确保反响器内溶液持续循环。
1.3 流化床-Fenton技术深度处置印染废水
首先配制0.1mol/LHCl溶液，将石英砂浸泡在HCl溶液中1天后用去离子水清洗，直到清洗的去离子水为中性，然后在100℃下烘12h备用。将石英砂参加流化床反响器中，再参加H2O2和Fe2+溶液(使溶液循环)，应用H2SO4和NaOH溶液调理pH，运转6天后参加印染废水，开启循环泵，使石英砂呈流化态，再参加一定量Fe2+和H2O2溶液，应用H2SO4和NaOH溶液调理pH，开端反响，每隔10min取100mL上层溶液，离心后取上清液，测试COD。
1.4 测试
应用重铬酸钾法测试COD，用下式计算COD去除率：
其中，COD0表示印染废水的初始COD，CODt表示t时辰印染废水的COD。
2、结果与讨论
2.1 石英砂填充率
由图2可知，随着石英砂填充率的增大，COD去除率快速升高。这是由于石英砂填充率较低时，反响器内的非均相催化氧化反响不明显，主要发作Fenton均相催化氧化反响，Fe2+量较少，造成反响产生的•OH较少；当增大石英砂填充率时，Fe2+量增加，反响产生的•OH增加，COD去除率升高。当石英砂填充率超越15%时，继续增加石英砂填充率，COD去除率不再明显增大。这是由于此时石英砂的流化态趋于均衡，其外表Fe2O3与H2O2的反响也趋于均衡，继续增大石英砂填充率对反响速率影响较小。石英砂填充率为15%时，非均相催化氧化反响的效果最好，印染废水的COD去除率最高。
2.2 反响时间
由图3可看出，随着反响时间的延长，COD去除率逐步增大，且在最初的60min内COD降落速度最快；随着反响时间的进一步延长，COD去除率升高速率逐步变小并趋于稳定。这是由于反响初期，流化床-Fenton体系中的H2O2浓度较高，Fenton反响(Fe2++H2O2+H+→Fe3++H2O+•OH)的速率较快，单位时间内产生的•OH较多，废水中的有机物矿化速率较快，COD降解速率较快。随着反响的实行，H2O2浓度降低，Fenton反响速率变慢，•OH生成量减少，COD降解速率减慢；另外，随着Fenton反响的实行，体系内的Fe3+增加，固然Fe3+可与H2O2反响生成•OOH和Fe2+，但其催化效果和氧化性较低，也造成COD降解速率减慢。思索到能耗，优化反响时间为60min。
2.3 pH
由图4可看出，当pH在4~6时，COD去除率较高且相差不大，均在75%以上，这是由于Fe2+更容易存在于弱酸性环境，并且容易产生活性更高的Fe(OH)+。此外，流化床-Fenton体系中存在副反响Fe3++OH-→Fe(OH)3，该副反响能够降低出水中的Fe3+浓度，减少铁泥的产生，还可以起到酸碱缓冲作用，因而在较宽的pH范围内具有较好的降解效果。当pH小于4时，流化床-Fenton体系对印染废水的COD去除率随pH降低疾速降低，且pH越低，COD去除效果越差。这是由于pH过低时，体系内的H+浓度很高，由体系产生的•OH与H+反响生成H2O，•OH被疾速耗费造成浓度降低，抑止了印染废水降解中间产物的矿化。当pH大于6时，COD去除率随pH增大也疾速降低，且pH越高，COD去除效果越差。这是由于pH过高时，H2O2快速合成，抑止了•OH的产生，从而降低了印染废水的降解效率。
2.4 Fe2+浓度
由图5可看出，当不参加Fe2+或者Fe2+浓度较低时，COD去除率较低；随着Fe2+浓度的增加，COD去除率逐步增大。这是由于Fe2+浓度较低时，Fe2+催化H2O2生成的•OH缺乏，造成印染废水降解较为迟缓，因此COD去除率较低；随着Fe2+浓度的不时增加，Fe2+催化H2O2产生的•OH也不时增加，促进了印染废水的降解，COD去除率逐步升高。当Fe2+浓度超越0.2mol/L时，进一步增大Fe2+浓度，COD去除率反而降低。这是由于过量的Fe2+一方面催化H2O2产生•OH，另一方面本身和•OH发作副反响(Fe2++•OH→Fe3++OH-)，反而造成•OH被耗费，参与降解印染废水的•OH减少，从而使COD去除率降低。
2.5 H2O2用量
由图6能够看出，H2O2用量较低时，随着H2O2用量的增加，Fe2+催化H2O2产生的•OH快速增加，COD去除率也随之增大。当H2O2用量超越0.7mL/L时，由于大局部有机污染物曾经被氧化合成，整个体系的反响曾经趋于均衡，继续增加H2O2用量并不能进一步增大•OH浓度，因此COD去除率不再明显增加，反而增加了印染废水的处置本钱。因而H2O2的优化用量为0.7mL/L。
3、总结
流化床-Fenton技术处置实践印染废水的优化反响条件为：石英砂填充率15%、反响时间60min、pH=4、Fe2+浓度0.2mol/L、H2O2用量0.7mL/L，此时对印染废水的COD去除率到达76.5%。
