高濃度工業廢水一般成分復雜，有機物含量較高，而且含有毒有害物質，因此不能直接用于生物法處理。在生物處理之前，需要有預處理提高廢水的可生化性。目前，Fenton法是一種比較有效地降解有毒有害物質的高級氧化處理方法，它通過雙氧水與Fe2+反應產生氧化能力較強的氫氧自由基降解有機物質，將難降解的有機物質轉化成易降解有機物或CO2和H2O。
活性炭有發達孔隙結構和巨大的比表面積(一般可高達1 000～3 000 m2/g)，它的化學穩定性好、吸附性能優良、便于再生利用等，這些優點使得其成為一種重要的吸附材料。而且活性炭表面含有大量酸性或堿性基團，酸性基團有羧基、酚羥基、醌型羰基、正內酯基及環氧式過氧基等。堿性基團有相似于萘結構的苯并惡英pyzopyrylium)的衍生物或類吡喃酮結構基團。這些基團可以有效地吸附水中的有機物質。本文采用Fenton氧化和活性炭吸附相結合的方法處理高濃度工業廢水，主要討論Fenton氧化的條件及其活性炭吸附能力與處理水量之間的關系。
1材料和方法
1.1廢水水質
廢水水質見表1。
從表1數據可以得出，廢水的COD值較高，酸性較強，而且BOD/COD=0.095，較難生化降解。所以水樣需要進行預處理后再進行后期的生物處理。
1.2實驗材料
FeS04•7H2O，H202(質量分數為30％)，NaOH、HE1均為分析純。
1.3實驗方法
先取一定體積的水樣，加入H2O2和硫酸亞鐵Fenton試劑，用磁力攪拌器攪拌一定時間，取一定量的水樣，測其COD并計算其COD去除率。再用活性炭顆粒填充層析柱做成活性碳柱，將1％nton反應后的水樣過活性炭柱，過柱后水樣測其COD值，并計算COD去除率。
2結果與討論
2.1Fenton氧化條件優化
2.1.1最佳H2O2投加量確定
H2o2是Fenton反應的氧化劑，所以H202的投加量對COD的去除率有很大的影響。取100mL高濃度工業廢水，Fe2+與H2O2的摩爾比采用1：2加人不同質量的FeS04•7H2O，然后加入不同質量的30％H2o2，用磁力攪拌器攪拌60min后調pH=7，過濾狽4定濾液COD值并計算COD去除率。H2O2的投加量根據COD值，每2molH202產生imol的02的量計算。其結果見圖1。
從圖l可以看出，加人H2o2時，COD去除率隨著H2o2量的增大而增大，當H202加入量達到H2O2：COD=2：1時，COD去除率達到最高，當超過這一H2O2用量時，COD的去除率隨著H2o2量的增大而減小。這是因為在H202濃度較低時，隨著H202量的增大，氫氧自由基也隨著增大，有利于反應的進行，COD的去除率增大，當H202過量時，多余的H2o2會與氫氧自由基反應形成•OOH，因此過量的H2o2成了氫氧自由基的抑制劑，使COD的去除率減小。而且多余的H2o2會與COD的測定試劑重鉻酸鉀發生反應，會影響COD的測定結果lL5J5。所以，最佳H2o2量采用H202：COD=2。
2.1.2最佳Fe2投加量確定
Fe2是Fenton反應發生的催化劑，沒有re2的催化作用，H2o2不能轉化成氫氧自由基氧化有機物，所以實驗需要確定最佳Fe2投加量。取100mL高濃度工業廢水，H202與COD比值采用2：1，加入不同質量的Fes04•7H20，用磁力攪拌器攪拌60min后調pH=7，過濾測定濾液COD值并計算COD去除率。其結果見圖2。
由圖2可以看出，當Fe2+濃度較低時，COD去除率隨著Fe2的增加而增大，這是由于較多的催化劑催化H2O2產生更多的氫氧自由基氧化有機物。當Fe2+與H202摩爾比為l：4時，COD去除率最高為76.79％；當re2超過這一投加量時，COD的去除率有下降趨勢。當Fe2+過量時，會發生如下反應：Fe2++HO•一Fe3++HO-，Fe2+會與氫氧自由基發生反應生成Fe3+，增加出水的色度J。而且過量的•OH自身會發生反應，從而降低了氫氧自由基的含量，使得COD去除率降低。
2.1.3最佳pH值確定
pH值是benton反應發生的重要條件，pH值的不同會影響Fenton反應的機理。取100mL高濃度工業廢水，調節不同的pH值，按照H202：COD：2，FJ：n202=1：4(摩爾比)的條件加入H2o2和FeS04•7H2O，用磁力攪拌器攪拌60min后調pH=7，過濾測定濾液COD值并計算COD去除率，結果見圖3。
由圖3可以看出，當pH=3時，COD的去除率最高，pH增大或減小時，COD去除率都有所減小。pH值過低時，H是•OH的抑制劑，H與•OH會發生反應：H+•OH—H2O•，不利于•OH的產生，且H2o2分解慢，也不利于•OH的產生，因此COD去除率下降。當pH值較高時，Fe3+容易與OH一形成Fe(OH)3沉淀。導致反應體系中Fd與Fe3+之間的平衡被破壞，Fe3+向Fe2+轉化的反應中止，Fenton反應不能繼續產生•OH，使得COD去除率下降。
2.1.4最佳反應時間確定
反應時間影響化學反應進行的程度，反應時間短，反應不能充分完成，反應時間長，造成一定的浪費，實驗對反應時間進行考察。取100mL高濃度工業廢水，按照H202：COD=2，Fe2+：H202=1：4的條件加入H202和FeSO4•7H2O，用磁力攪拌器攪拌不同時間后調pH=7，過濾測定濾液COD值并計算COD去除率，結果見圖4。
由圖4可以看出，在反應的初始階段，COD去除率隨反應時間的延長而不斷提高，反應初期，反應產生的氫氧自由基較多，氧化能力較強。當反應60min后，繼續延長反應時間，COD去除率基本趨于平穩。最佳反應時間為60min。
2.2活性炭吸附
2.2.1活性炭最佳吸附量確定
活性炭具有較多的孔洞結構，可作為吸附劑處理有機物質。在吸附過程中，吸附劑與有機污染物成一定的比例關系。本實驗對活性炭與有機物去除率之間的關系進行試驗。有機物去除率通過COD去除率得出。取15g活性炭加入層析柱中做成活性炭柱，加人不同量的Fenton反應后水樣，過柱后測定取COD值，并計算COD去除率。相同質量的活性炭中，加人Fenton反應后水樣越多，COD去除率越小。當進水量為20mL時，COD去除率為55.88％；進水量50mL時，COD去除率37.42％；當進水量為100mL時，COD去除率27.68％。這是由于當有機物含量達到一定量時，活性炭吸附能力趨于飽和，繼續加入有機物，會使過多的有機物不能被吸附，導致COD去除率下降。較小的進水量，導致活性炭的浪費，實驗最佳進水量采用50mL。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
2.2.2Fenton氧化與活性炭吸附聯合反應前后水質變化高濃度廢水預處理前后指標變化見表2。
高濃度工業廢水預處理前后水樣指標變化很大，色度去除率基本達到100％，COD去除率達到85.47％，BOD去除率達到33.28％，TOC去除率達到77.91％，廢水的可生化指標從0.095提高到0.44，使廢水較易生化降解，預處理后水樣可以進行后續生物處理。
3結論
(1)通過實驗得出此高濃度廢水Fenton反應的最佳的實驗條件為：Fe2+：H202摩爾比采用1：4，雙氧水最佳用量采用H202：COD=2，反應pH值為3，最佳反應時間為60min，在最佳條件下，COD去除率達到85.47％。
(2)將Fenton反應后水樣過活性炭柱，加入的水量越大，COD去除率越低，實驗采用15g活性炭柱過濾50mL水樣為最佳實驗條件。
(3)Fenton氧化和活性炭聯合方法使此廢水達到較好的去除效果，提高了廢水的可生化性，為后期生物處理提供了有利條件。(中國科學院青島生物能源與過程研究所 武漢理工大學 西安近代化學研究所 )
