響應(yīng)面法優(yōu)化Fenton氧化處理高濃度丙烯酸廢水
摘要：以模擬丙烯酸廢水為研究對(duì)象,選擇過(guò)氧化氫加入量、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間、pH、溫度為自變量,以丙烯酸廢水TOC去除率為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面分析法研究自變量及其交互作用對(duì)TOC去除率的影響,并通過(guò)回歸方程求解和響應(yīng)曲面分析,得到二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明,所選取的5個(gè)自變量與TOC去除率存在顯著的相關(guān)性。確定Fenton氧化優(yōu)化條件為:過(guò)氧化氫(30%)加入量15.4mL·L-1,催化劑用量5.81g·L-1,反應(yīng)時(shí)間2h,pH3.0,溫度25.0℃,優(yōu)化條件下,丙烯酸廢水TOC去除率可達(dá)99.0%.試驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)際值與模型預(yù)測(cè)值擬合性良好,偏差為3.23%。
關(guān)鍵詞：響應(yīng)曲面，丙烯酸廢水，F(xiàn)enton氧化
丙烯酸及其酯做為重要的化工原料已經(jīng)在涂料塑料紡織皮革造紙建材等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，然而在其生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的丙烯酸廢水。StaplesCA等研究表明，丙烯酸及其酯屬于低毒或無(wú)毒化合物，具有較好的生物降解性，低的生物富集性，在土壤中能夠快速分解。JohnMStewart等研究表明丙烯酸在100mg·L－1
范圍內(nèi)對(duì)厭氧微生物沒(méi)有影響，當(dāng)丙烯酸的濃度超過(guò)500mg·L－1的時(shí)候也會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用。SchonbergJCressend研究發(fā)現(xiàn)丙烯酸的TOC濃度超過(guò)643mg·L－1時(shí)，即使經(jīng)過(guò)馴化的微生物也會(huì)受到抑制作用。目前丙烯酸廢水的處理方法主要有生物法、超臨界水氧化、濕式氧化法、焚燒法、萃取法等。但這些方法均有操作條件復(fù)雜，難以控制的缺點(diǎn)。
Fenton反應(yīng)是指H2O2在Fe2+的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的OH，對(duì)于水溶性高分子(聚乙烯醇聚丙烯酸鈉聚丙烯酰胺)和水溶性乙烯化合物(丙烯腈丙烯酸丙烯醇丙烯酸甲酯醋酸乙酯)，OH可以加成到CC鍵上，使雙鍵斷裂，然后將其氧化為CO2，COD去除率較高。
本實(shí)驗(yàn)采用Fenton氧化預(yù)處理高濃度丙烯酸廢水，利用Fenton氧化生成的OH高效地降解丙烯酸，并采用響應(yīng)面法對(duì)Fenton氧化處理高濃度丙烯酸廢水的主要影響因素:過(guò)氧化氫加入量，催化劑的用量反應(yīng)pH溫度，反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)建立響應(yīng)面模型得到最佳反應(yīng)條件，最大限度地降低丙烯酸的濃度減少其對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。
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