零价铁活化过硫酸钠深度处理电镀添加剂生产废水

王盼盼，吕文英，刘国光，张利朋，王蒙蒙，李富华

（广东工业大学 环境科学与工程学院，广东 广州 510006）

零价铁活化过硫酸钠深度处理电镀添加剂生产废水

王盼盼，吕文英，刘国光，张利朋，王蒙蒙，李富华

（广东工业大学 环境科学与工程学院，广东 广州 510006）

采用零价铁（ZVI）活化过硫酸钠（PS）产生·SO4-，以·SO4-为氧化剂深度处理电镀添加剂生产废水。考察了废水pH、n（ZVI）∶n（PS）、c（S2O82-）和反应温度对废水COD去除率的影响。实验得出废水处理的最佳工艺条件：废水pH为5.0，n（ZVI）∶n（PS）=1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，反应温度为50 ℃。在此最佳工艺条件下反应60 min，COD去除率达到76.8%，出水COD约为42 mg/L，满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准要求。

零价铁；过硫酸钠；硫酸根自由基；电镀添加剂；废水处理

电镀添加剂生产企业是为电镀行业提供配方药品的企业，其排放的废水中所含污染物的组成与电镀废水相似，但污染物浓度远高于一般的电镀废水，处理难度大。处理电镀添加剂生产废水常用的方法有化学氧化法［1］、吸附法［2］和生化-混凝法［3］等。化学氧化法具有氧化能力强、处理速度快的优点，而以·SO4-为氧化剂的新型高级氧化技术在去除难降解有机物过程中显示出巨大的潜力［4］。

本工作采用零价铁（ZVI）活化过硫酸钠（PS）产生·SO4

-，以·SO4-为氧化剂降解电镀添加剂生产废水中的难降解有机物，考察了废水pH、n（ZVI）∶n（PS）、c（S2O82-）、反应温度等工艺条件对废水处理效果的影响。

1 实验部分

1.1 废水水质

实验废水为广州某电镀添加剂生产企业二次Fenton反应处理后的废水，COD为180 mg/L，pH 为8.4。

1.2 试剂和仪器

硫酸、NaOH、PS、ZVI：均为分析纯。

PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂；HJ-6A型多头数显恒温搅拌器：常州奥华仪器有限公司；TR420型多参数水质分析仪：默克化工技术（上海）有限公司。

1.3 实验方法

取25 mL废水置于100 mL锥形瓶中，用质量分数为10%的稀硫酸调节废水pH，然后快速加入一定量的ZVI和PS，摇匀，放入搅拌器中开始计时，反应一段时间后取出。向废水中加入NaOH溶液，调节废水pH至一定值，然后用0.45 μm的滤膜过滤，测定滤液的COD，计算COD去除率。除温度影响实验外，其他实验均在室温下进行，每组至少做2个平行实验。

1.4 分析方法

采用快速消解分光光度法测定COD［5］。

2 结果与讨论

2.1 废水pH对COD去除率的影响

在c（S2O82-）=12 mmol/L、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、反应温度为室温的条件下，废水pH对COD去除率的影响见图1。由图1可见：在废水pH为3～5的范围内，随废水pH升高，COD去除率提高；当废水pH为5.0、反应时间为60 min时，COD去除率最高，为46.3%；在中性和碱性条件下，随废水pH升高，COD去除率逐渐下降；当废水pH为8.4时（不调节废水pH），COD去除率降至15.6%。由图1还可以看出，随着反应时间的延长，COD去除率逐渐增加；当反应时间达到60 min时，反应基本平衡，去除率基本达到最大值。

图1 废水pH对COD去除率的影响

在废水pH为3～5的范围内，随着废水pH的升高，COD去除率提高，可能是因为投加的ZVI在酸性较强的条件下生成Fe2+的速率过快［6］，导致Fe2+在催化S2O82-生成·SO4-的同时，又与有机物争夺·SO4-，使得与有机物反应的·SO4-减少［7］。在碱性条件下，·SO4-更易于向·OH转化，·OH与溶液中的OH-反应，导致活性物种快速猝灭［8］，且碱性条件下，Fe2+易生成沉淀，抑制反应的进行［9］，因此碱性条件下COD去除率较低。本实验选择废水pH为5.0较适宜。

2.2 n（ZVI）∶n（PS） 对COD去除率的影响

在废水pH为5.0、c（S2O82-）=12 mmol/L、反应温度为室温的条件下，n（ZVI）∶n（PS）对COD去除率的影响见图2。由图2可见：n（ZVI）∶n（PS）=0.50、反应时间为60 min时，COD去除率为23.4%；逐渐升高ZVI的投加量至n（ZVI）∶n（PS）= 1.00时，反应时间60 min，COD去除率达到46.3%；继续增加ZVI的投加量至n（ZVI）∶n（PS）=2.50时，COD去除率反而降低，反应时间60 min，COD去除率仅为29.3%。这表明适量的铁粉对有机物的降解有促进作用，过量时则会抑制有机物的降解。有研究表明［10-12］，溶液中的Fe2+过量时会与体系中的有机物竞争消耗·SO4-，降低有机物的去除率。本实验选择n（ZVI）∶n（PS）= 1.00较适宜。

2.3 c（S2O82-）对COD去除率的影响

在废水pH为5.0、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、反应温度为室温的条件下，c（S2O82-）对COD去除率的影响见图3。由图3可见：当c（S2O82-）=6 mmol/L、反应时间为60 min时，COD去除率为34.5%；随着 c（S2O82-） 的逐渐增加，COD去除率逐渐提高；当c（S2O82-）=15 mmol/L、反应时间为60 min时，COD去除率达到66.5%；再继续增加c（S2O8

2-），COD去除率反而逐渐下降；当c（S2O82-）= 21 mmol/L、反应时间为60 min时，COD 去除率为44.8%。这是因为当c（S2O82-）过高时，瞬间产生大量的自由基［13］， S2O82-会对·SO4-起到猝灭作用［14-15］，从而降低COD去除率。本实验选择c（S2O82-）=15 mmol/L较适宜。

图3 c（S2O82-）对COD去除率的影响

2.4 反应温度对COD去除率的影响

在废水pH为5.0、n（ZVI）∶n（PS）= 1.00、c（S2O8

2-）=15 mmol/L、反应时间为60 min的条件下，反应温度对COD去除率的影响见图4。由图4可见：随着反应温度的升高，COD去除率先增加后降低；当反应温度为50 ℃时，COD去除率最高，为76.8%，此时出水COD约为42 mg/L，满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》［16］的一级标准要求。因为随着反应温度的升高，PS吸收的能量逐渐增多，O—O键越容易断裂，产生更多的·SO4-，使COD去除率增加［17］；而当反应温度过高时，能促进Fe2+生成Fe（OH ）3沉淀，造成氧化能力降低［18］。本实验最佳反应温度为50 ℃。

图4 反应温度对COD去除率的影响

3 结论

采用ZVI活化PS产生·SO4-，以·SO4-为氧化剂降解电镀添加剂生产废水中的难降解有机物。废水处理的最佳工艺条件：废水pH为5.0，n（ZVI）∶n（PS）= 1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，反应温度为50 ℃。在此最佳工艺条件下反应60 min，COD去除率达到76.8%，出水COD约为42 mg/L，满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准要求。

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（编辑 祖国红）

Advanced treatment of electroplating additive production wastewater by activated sodium persulfate with zero-valent iron

Wang Panpan，Lü Wenying，Liu Guoguang，Zhang Lipeng，Wang Mengmeng，Li Fuhua
（School of Environmental Science and Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong 510006，China）

The electroplating additive production wastewater was treated using ·SO4-as oxidizing agent which was generated by activating sodium persulfate （PS） with zero-valent iron （ZVI）. The effects of wastewater pH，n（ZVI） ∶n（PS），c（S2O82-）and reaction temperature on COD removal rate were studied. The optimum process conditions are as follows：Wastewater pH 5.0，n（ZVI）∶n（PS）= 1.00，c（S2O82-）=15 mmol/L，reaction temperature 50 ℃. After reacted at these conditions for 60 min，the COD removal rate reach 76.8%，the effl uent COD is about 42 mg/L，which meet the fi rst grade standard of GB18918-2002.

zero-valent iron；sodium persulfate；sulfate radical；electroplating additive；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2016）03-0299-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.03.012

2015 - 12 - 21；

2016 - 02 - 15。

王盼盼（1989—），女，河南省鹤壁市人，硕士生，电话 18239286115，电邮 wangpanpan1989@126.com。