甲乙酮是一類重要的有機溶劑，具有廣泛的用途。但是在其生產過程中，由于原料不純和副反應的存在，會產生一種生化性很差且濃度很高的有機物質——叔丁醇。 叔丁醇大量排入污水處理廠會對其生物處理單元造成很大沖擊，影響污水廠的正常運行。因此廢水中叔丁醇的處理一直是困擾煉化企業污水廠運行的一大難題。
Fenton 試劑可通過 Fe2+ 的催化作用使 H2O2 產生氧化性極強的羥基自由基 ，尤其適用于高濃度難降解有機廢水的催化氧化處理。近年 來 Fenton 試劑法已成為廢水處理的研究熱點之一。筆者采用 Fenton 試 劑預處理實驗室叔丁醇模擬廢水，重點考察了 H2O2 投加量 、Fe2+投加量 、pH、反應時間等因素對氧化降解效果的影響 ，取得了良好的處理效果 。
1 實驗部分
1.1 實驗用水
實驗所用廢水模擬蘭州石化公司仲丁醇精制工段排放水，該模擬廢水由 1 L 蒸餾水與 5 mL 叔丁醇配制而成，其 COD 為 10 000 mg/L，pH 為 5.5~6.0，叔丁醇質量濃度為 4.0 g/L。
1.2 實驗儀器和試劑
HT-4B 多頭磁力加熱攪拌器 ( 常州國華電器有限公司 ) ; pHS-3C 型實驗室 pH 計 ( 上海今邁儀器儀表有限公司 ) ; CTL-12 化學需氧量速測儀 ( 承德華函 儀 器 公 司 ) ; DR2800 便 攜 式 分 光 光 度 計 ( 美 國 HACH 公司 ) ; D 18 cm 定性濾紙 ( 杭州特種紙業 有限公司 ) 。
叔丁醇 ( 分析純 ，汕頭市西隴化工有限公司 ) ; H2O2( 質量分數為 30%，分析純，北京化工廠 ); H2SO4 ( 質量分數 98%，分析純 ，北京化工廠 ); FeSO4· 7H2O ( 分析純 ，北京世紀紅星化工有 限責任公司 ，質量分數 99.0%~101.0%); 氫氧化鈉 ( 分析純 ，北京現代東方精細化學品有限公司 )。
1.3 實驗方法
取 200 mL 模擬水樣 (pH=5.0~6.0) 置于 250 mL 錐形瓶中 ，加入 FeSO4· 7H2O 后置于多頭磁力加熱攪拌器上攪拌 ，然后逐滴加入 H2O2，滴加完畢后開始計時，反應 2 h 后取過濾液上清液測其 COD。
1.4 分析與測試
COD 采用微回流比色法 〔1〕進行測定 ，pH 采用玻璃電極法測定 。
2 結果與討論
2.1 H2O2 投加量的影響
取13 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，攪拌 ( 溫度控制在 30 ℃ )，再分別 投 加 0.5、1.0、5.0、10.0、13.0、15.0、20.0、25.0、30.0、 35.0、40.0、45.0、50.0 mL H2O2，反應 2 h 后測定過濾液上清液的 COD，結果如圖 1 所示。
?圖 1 投加量對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖1可以看出 ，隨著H2O2 投加量的增加，COD 去除率增加 ，但當H2O2 投加量超過25 mL 后 ，去除率逐漸趨于緩和，因此選用H2O2 投加量為 0.125 mL/mL。
2.2 Fe2+投加量的影響
取5 組200 mL 模擬叔丁醇廢水，分別加入0.25、0.50、0.75、1.0、1.25 g FeSO4· 7H2O，攪拌下( 控制溫度在30 ℃ ) 加入25 mL H2O2，反應2 h 后測定COD，結果如圖 2 所示。
?圖 2 Fe2+投加量對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖 2 可見，隨著 Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率升高，但當 Fe2+投加量 >0.75 g 后 ，COD 去除率逐漸趨于平緩。 故 Fe2+最佳投加量為 0.003 75 g/mL。
2.3 pH 的影響
取 6 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水，用稀 H2SO4 依次調節廢水的 pH 分別為 3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0，然 后 分 別 加 入 0.75 g FeSO4· 7H2O 與 30 mL H2O2 〔2〕 ( 經理論需氧量計算得出 )，反應 2 h 后測定 COD，結果如圖 3 所示。
?圖 3 pH 對模擬廢水 COD 去除率的影響
由圖 3 可見 ，在其他實驗條件相同的條件下 ， COD 去除率呈先增加 后降低的趨勢 ，當溶液 pH 在 5.0 左右時，COD 去除效果最好，這是由于 pH 過高時會抑制· OH 的生成 ; 而 pH 過低時 Fe3+很難被還原為 Fe2+，也不利于· OH 的產生 。 研究表明 ，Fenton 反應體系的最佳 pH 范圍為 3~5，該范圍與有機物種類的相關性不大 〔3〕。
2.4 反應時間的影響
取 3 組 200 mL 模擬叔丁醇廢水 ( 其 pH 為 5.5~ 6.0)，用稀 H2SO4 調節 pH 至 5.0，分別加入 0.75 g FeSO4· 7H2O，置于磁力攪拌器上攪拌 ( 溫度 控 制 在 30 ℃)，然后分別加入 20.0、25.0、30.0 mL H2O2，反應 10、20、30、40、60、90、120 min 后取過濾液上清液測其 COD，結果如圖 4 所示。
?圖 4 叔丁醇模擬廢水 COD 隨反應時間的變化
由圖 4 可以看出 ，COD 隨反應的進行先增大后減小 ，在 30 min 時 COD 開始趨于平緩 ，反應 2 h 時 COD 基本保持不變。 這是由于反應開始時 Fe2+催化 H2O2 產生大量· OH，再加上廢水中叔丁醇濃度較高，從而導致 COD 陡然升高且高于原水的 COD; 隨著反應的進行· OH 逐漸被消耗 ，叔丁醇的濃度也 逐漸降低，所以廢水 COD 開始緩慢降低 。 因此確定最佳反應時間為 30 min。
2.5 驗證實驗
在上述實驗確定的最佳條件下 ( 即 pH=5，反應溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，Fe2+加入量為 0.003 75 g/mL，反應時間為 30 min)，進行多次驗證實驗，發現 Fenton 試劑氧化法對叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率穩定在 91%。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。
3 結論
通過 Fenton 試劑氧化叔丁醇模擬廢水的 預處理實驗，得出以下結論：
(1)隨著 H2O2、Fe2+投加量的增加 ，COD 去除率先增加后逐漸趨于平緩; 隨 pH 的增加 COD 去除率先增加后減小 ，pH 為 5 時 COD 去除率最大; 隨著反應的進行模擬廢水的 COD 先劇烈增加后下降 ，反應時間為 30 min 時模擬廢水的 COD 趨于平緩。
(2)在 pH=5，反應溫度為 30 ℃ ，H2O2 加入量為 0.125 mL/mL，Fe2+投加量為 0.003 75 g/mL，反應時間為 30 min 的條件下 ，Fenton 試劑對叔丁醇模擬廢水的 COD 去除率可達 91%。
