1、引言
生产某电子元件清洗液中含有高浓度的硫脲废水,硫脲具有毒性和致癌性,高浓度的硫脲废水不适宜生化法进行处理,若不进行有效的处理,其排放对生态环境和人体健康会造成很大的伤害。本文采用加热分解-芬顿处理-混凝处理的组合工艺,探究加热分解和芬顿处理的佳试验条件,将高浓度硫脲废水处理达标排放。
2、处理工艺
在某电子元件的生产过程中,产生的漂洗水中含有高浓度的硫脲,废水中硫脲浓度为20g/L,CODCr为389.7g/L,pH值4.5。从废水水质可知,废水CODCr主要来自硫脲。由于硫脲在碱性加热条件下可以分解成氨、二氧化碳和液态硫化氢,可以有效的去除废水中的CODCr,确定该废水的处理流程见图1。
3、实验部分
3.1 仪器与药品
仪器:LH-3BA型紫外可见智能型多参数水质测定仪、分光光度计(UNICOUV-2100型)、pH计(雷磁pH值S-2F)、数显恒温磁力搅拌器(ZNCL-BS)。
试剂:H2O2(30%)、FeSO4•7H2O(分析纯)、PAC(聚合氯化铝,质量浓度2%)、PAM(聚丙烯酰胺,质量浓度2‰)、NaOH(分析纯)、浓硫酸(98%)。
3.2 实验方法
加热分解工艺:取500mL高浓度硫脲废水,调节pH为10.0,控制反应温度为80℃,搅拌反应10h,待反应完全后,利用LH-3BA型紫外可见智能型多参数水质测定仪测试其CODCr值;芬顿处理工艺:取加热后溶液100mL,调节pH为3,加入2mLH2O2和0.2gFeSO4•7H2O,反应4小时;
混凝处理工艺:调节芬顿处理后溶液pH为11,依次加入PAC1mL,PAM1mL,搅拌5分钟后絮凝,同样的方法测试其CODCr值。
4、结果与分析
4.1 温度对高浓度硫脲废水中硫脲含量和CODCr的影响
高浓度硫脲废水处理的阶段是加热分解,探索出加热温度的佳条件。控制反应时间为10h,调变温度从20-100℃,探究温度对高浓度硫脲废水中硫脲残留量和CODCr的影响结果见表1。
由表1可知,硫脲的残留量随着温度的升高呈直线下降,当温度为60℃时,硫脲的残留量几乎降为零,CODCr值也是随着温度的升高呈直线下降,直到60℃以后下降趋势变缓,说明随着硫脲分解完全,CODCr值下降变缓。
4.2 加热时间对高浓度硫脲废水中硫脲含量和CODCr的影响
控制反应温度80℃,调变反应时间从2-10h,加热时间温度对高浓度硫脲废水中硫脲残留量和CODCr的影响结果见表2。
由表2可知,硫脲的残留量随着反应时间的增长呈直线下降,到反应时间为10h时,硫脲的残留量几乎降为零,CODCr值也是随着时间的增长呈直线下降,直到反应时间10h以后下降趋势变缓,说明随着硫脲分解完全,CODCr值下降变缓。
4.3 芬顿反应pH对高浓度硫脲废水中CODCr的影响
1894年,HJFenton研究发现采用Fe2+与H2O2体系能够氧化多种有机物,随着社会的发展,Fenton试剂已经成功的应用于多种工业废水的处理,受到人们的广泛关注。高浓度硫脲废水处理的第二阶段是芬顿处理,探索出芬顿的佳条件。加入2mLH2O2和0.2gFeSO4•7H2O,反应4h,调节硫脲废水的pH值2-4之间,探究pH值对高浓度硫脲废水中CODCr的影响结果见表3。
由表3可知,硫脲废水CODCr随着pH的升高呈先下降后上升的趋势,在pH值为3时,硫脲废水的CODCr值下降到低。由此说明,芬顿反应的佳pH为3。
4.5 芬顿反应H2O2与FeSO4•7H2O投药量对高浓度硫脲废水中CODCr的影响
芬顿反应中,芬顿试剂的投加量是芬顿反应的重要条件,调变H2O2与FeSO4•7H2O投药量处理硫脲废水,探索H2O2与FeSO4•7H2O的佳投药量。
由表4可知,硫脲废水CODCr随着H2O2与FeSO4•7H2O投药量的增加呈下降的趋势,在2mLH2O2与0.2gFeSO4•7H2O时,硫脲废水的CODCr值下降到可以达到污水综合排放标准(GB8978-1996)。为了控制投药量,在2mLH2O2与0.2gFeSO4•7H2O的投药量就可以满足工艺要求。
5、结论
本文对高浓度硫脲废水采用加热分解-芬顿处理-混凝处理的组合工艺来降低硫脲废水中CODCr。降低CODCr主要有两个反应过程,分别是加热处理和芬顿处理,硫脲在碱性加热条件下分解成氨、二氧化碳和液态硫化氢,使硫脲进行矿化,终CODCr去除率达到99.6%;芬顿处理阶段,利用氧化手段去除废水中的CODCr,后加入混凝试剂PAC和PAM,终CODCr值为228.7mg/L。达到污水综合排放标准(GB8978-1996)。