高鐵酸鉀氧化處理廢水中鄰氯苯酚的方法

鄰氯苯酚（o－ClC6H5OH）屬芳香化合物，有毒易燃，可產生一氧化碳、氯化氫等有害氣體，并且很難降解，用于醫(yī)藥、農藥和染料及其它有機合成原料。氯代烴及其衍生物都有毒性并且難以自然降解。目前鄰氯苯酚廢水的處理方法有化學氧化法、電催化氧化法、光催化氧化法、超聲波－光催化氧化法、生物法等，化學氧化法由于具有易操作、氧化效率較高、處理成本較低等特點，應用較為廣泛。

高鐵酸鹽都具有極強的氧化性，在水體凈化中同時發(fā)揮氧化、吸附、絮凝的協(xié)同作用，并不產生任何有毒、有害的物質，是近年來備受關注的新型高效強氧化劑。高鐵酸鉀氧化鄰氯苯酚先生成鄰苯醌，然后繼續(xù)氧化生成小分子羧酸，繼而生成二氧化碳和水。本研究以高鐵酸鉀為氧化劑對制藥廢水的鄰氯苯酚進行降解試驗，分別考察了高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質量比、氧化反應時間、溶液pH值對鄰氯苯酚氧化處理的影響。

1、材料與方法

1．1 試驗試劑及儀器

硫代硫酸鈉（分析純）、硫酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、鄰氯苯酚溶液（質量濃度為25．0mg／L）、高鐵酸鉀（采用次氯酸鹽氧化法制備，純度為98．0％）。

GCMS－QP2010Ultra氣相色譜－質譜聯(lián)用儀、DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、JJ1000型電子天平。

1．2 試驗方法

室溫25℃，在100mL的三口圓底燒瓶中加入50mL的鄰氯苯酚溶液，打開磁力攪拌器，使用粉末狀氫氧化鈉固體或稀硫酸溶液調節(jié)溶液pH值后，精準加入粉末狀高鐵酸鉀固體，到達預設的時間后，用過量的硫代硫酸鈉飽和溶液終止反應。取少量反應液，離心處理，取上層液體使用氣相色譜進行分析?？疾旄哞F酸鉀與鄰氯苯酚質量比、反應時間、溶液pH值等因素對鄰氯苯酚去除效果的影響。

1．3 分析方法

經過離心處理的上層液體直接進行氣相進樣，使用氫火焰離子化檢測器進行檢測，使用SE－54毛細管色譜柱，以氮氣為載氣，流速為30cm／min，進樣量為1．0μL，不分流進樣，氣化室溫度為160℃，檢測器溫度為250℃，SE－54毛細管柱溫為100℃。利用純標樣根據色譜峰保留時間定性，采用峰面積外標法進行定量。

2、結果與討論

2．1 高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質量比對處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質量濃度為25．0mg／L，反應時間為60min，溶液pH值為8的條件下，考察高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質量比對鄰氯苯酚去除效果的影響，結果見圖1。

由圖1可知，鄰氯苯酚去除率隨高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質量比的增大迅速提高，但在質量比大于20時，去除率變化不大。在一定范圍內，廢水中鄰氯苯酚的去除率同高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質量比成正比，但當其質量比超過20以后，去除率基本上不再變化，這是因為隨著高鐵酸鉀投加量的增加，鄰氯苯酚與高鐵酸鉀碰撞的幾率逐漸增大，使得反應效率不斷提高，而到達一定的量之后碰撞的幾率達到最高，反應速度不再增加，這也和高鐵酸鉀氧化處理其他酚類物質極其相似，說明高鐵酸鉀的投加量是去除廢水中鄰氯苯酚的一大關鍵因素。當兩者質量比為20時，鄰氯苯酚去除率為89．2％，鄰氯苯酚質量濃度為2．7mg／L。

2．2 反應時間對處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質量比為20，溶液pH值為8的條件下，考察反應時間對鄰氯苯酚去除效果的影響，結果見圖2。

由圖2可知，鄰氯苯酚去除率大體上是和反應時間成正比的，在反應時間為25min時，鄰氯苯酚去除率為89．2％。繼續(xù)延長反應時間，鄰氯苯酚去除率基本上不再發(fā)生變化。在反應初期，高鐵酸鉀濃度較高，氧化反應速度較快，但是隨著反應的進行，鄰氯苯酚濃度不斷減小，與高鐵酸鉀碰撞的幾率降低，在反應時間為25min時，反應速率達到最慢，鄰氯苯酚去除率為89．2％。

2．3 溶液pH值對處理效果的影響

在廢水體積為50mL，鄰氯苯酚初始質量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚的質量比為20，反應時間為25min的條件下，考察溶液pH值對鄰氯苯酚去除效果的影響，結果見圖3。

由圖3可知，隨著溶液pH值上升，鄰氯苯酚去除率逐步提高，當pH值為10時，鄰氯苯酚的去除率達到95．7％；而當pH值超過11之后，鄰氯苯酚去除率大幅度降低。

高鐵酸鉀在酸性條件下氧化性強，但易發(fā)生自身分解，導致實際氧化性不高。堿性條件下其氧化性較酸性條件下低，但高鐵酸鉀較為穩(wěn)定，因此當pH值為9~10時，高鐵酸鉀穩(wěn)定性較好，并且氧化性較高。在pH值為5~6時，雖然高鐵酸鉀氧化性很強，但是自身分解速度較快，導致鄰氯苯酚的去除率不高。pH值為7~10時高鐵酸鉀穩(wěn)定性不斷提高，鄰氯苯酚的去除率也逐漸提高，其中pH值為9~10是鄰氯苯酚去除效果最好的pH值區(qū)間。當pH值為11時高鐵酸鉀的氧化性大幅降低，鄰氯苯酚去除率也大幅下降。因此，最佳pH值為9~10，此時鄰氯苯酚去除率為95．6％。

3、結論

高鐵酸鉀作為一種高效強氧化劑，對廢水中鄰氯苯酚具有處理速度快、去除率高、不產生二次污染等優(yōu)點。影響高鐵酸鉀氧化鄰氯苯酚的因素主要有高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質量比、反應時間、溶液pH值等。在鄰氯苯酚初始質量濃度為25．0mg／L，高鐵酸鉀與鄰氯苯酚質量比為20，反應時間為25min，溶液pH值為9~10的條件下，鄰氯苯酚去除率最高可達95．6％。（來源：河南省化工研究所有限責任公司）