1. 研究背景

随着我国工业的快速发展，环境污染问题已经逐渐成为当前社会关注的热点，而工业发展带来的水污染问题最为严重。工业废水具有污染物种类多，ＣＯＤ浓度高、可生化性差等特点，采用传统的废水处理工艺难以有效的去除其中的难降解有机物，大量高浓度有机废水排放给环境带来了严重威胁。芬顿氧化技术可以产生氧化能力极强的羟基自由基（·ＯＨ），且反应条件温和，是目前最具有应用前景的环境友好型水处理技术［1］，该方法能够将废水中的有机物直接矿化，或通过氧化分解为后续处理提高可生化性。然而，芬顿法中H₂O₂与硫酸亚铁在实际废水处理中的最佳投加比以及过量H₂O₂对COD的影响仍需进一步研究。因此，本研究旨在依托珠海某医疗设备企业产生高浓度有机废水探讨这些问题，为芬顿法处理高浓度有机废水提供理论依据。

2. 芬顿氧化法机理概述

芬顿法是以亚铁离子为催化剂，用过氧化氢进行化学氧化的废水处理方法。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，也称芬顿试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。

1894 年，H． J． Fenton 发现了采用 Fe 2 + / H₂O₂体系能 氧 化 多 种 有 机 物［2］，当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类均可被氧化为无机态，氧化效果十分明显。后人将这种混合溶液称为Fenton试剂。

芬顿法是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应，主要反应大致如下：

Fe2+ + H₂O₂==Fe3+ +OH-+HO·
Fe3+ + H₂O₂+OH-==Fe2+ +H2O+HO·
Fe3+ + H₂O₂==Fe2+ +H+ +HO2
HO2+ H₂O₂==H2O+O2↑+HO·

由以上芬顿试剂反应的机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，而［ 、［OH-］决定了OH·的产量，因而决定了与有机物物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH值、反应温度、双氧水与硫酸亚铁投加量之比等。

本文主要研究在一定浓度的COD条件下，H₂O₂与硫酸亚铁投加量及其最佳比例及过量H2O2对COD的影响的实验。

3. H2O2与硫酸亚铁投加量及其最佳比例实验

（一）、试验步骤：

（1）、取珠海某医疗设备企业废水站原水放入500ml的烧杯（原水COD范围为：2500-6000 mg／L）；

（2）、调节pH值到3-4之间，投加一定量H₂O₂和FeSO4·7H2O搅拌反应60min；

（3）、反应结束后调节pH值到8-9之间，沉淀20min后测COD。

（二）、实验结果

（三）、实验结论

（1）、基本确定去除单位COD的药剂投加量最佳配比介于1：7：3.9-1：7：2.9之间，在这个区间内铁离子对H₂O₂具有最佳的催化效果；

（2）、本试验用于指导实际药剂投加量。

4. 过量H₂O₂对COD的影响

（一）、试验内容及步骤：

实验主要是验证H₂O₂的残存量影响COD的测定值。

试验步骤：

（1）、取原水100ml放入500ml的烧杯；

（2）、投加H₂O₂至烧杯搅拌20min；

（3）、反应结束后测定COD。

（二）、实验结果

（三）、实验结论

芬顿反应后废水中H₂O₂过量是使COD检测值增加的一个原因，说明在芬顿氧化反应过程中，并不是H₂O₂浓度越高氧化效果越好，反而过量的H₂O₂会残留在废水中，而在废水进行COD的检测过程中，H₂O₂可被氧化剂重铬酸钾氧化，从而在一定程度上增加了出水的 COD检测值。

5. 依据芬顿烧杯实验的相关数据，给出该珠海某医疗设备企业废水处理系统芬顿反应工段下列药剂投加推荐表：

结论：（1）、适用范围是指调节池原水中的COD值；

（2）、H₂O₂和FeSO4·7H2O2的比例是按照摩尔比15：1选取；

（3）、此表是按照浓度为30％的H₂O₂进行计算的，如更换了浓度则需重新计算。

参考文献

［1］崔丰元．均相芬顿氧化技术在废水处理中的应用研究［Ｊ］． 环境科学与管理，２０１５，４０（４）：８３－８５．

［2］胡德皓;孙亮;毛慧敏;吴丹;王雅婷;张伟倩;戚静洒;姚栋栋;芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展［Ｊ］．  《山东化工》- 2019-04-08.

［3］武勇;王爱英;李日强;显定影废水处理研究现状［Ｊ］．《科技情报开发与经济》- 2012-01-25

［4］张学红;许旅强;电镀废水二级FGFE处理工艺［Ｊ］．《广州化工》- 2013-06-23

［5］田许华;造纸废水深度处理工艺的试验研究［Ｊ］．《广东化工》- 2020-07-23

作者简介：刘浩楠，男，1979年7月，籍贯：湖南衡阳，研究方向：环保污染治理工程项目设计、施工调试