Fenton試劑降解EDTA研究

摘要:本實(shí)驗(yàn)是利用Fenton試劑中H2O2與Fe2+按一定比例混合而成的強(qiáng)氧化劑對EDTA降解的影響情況進(jìn)行了研究。研究表明，在本實(shí)驗(yàn)設(shè)定條件下反應(yīng)時間為30min時，EDTA的降解率能夠達(dá)到12.67%。Fenton試劑摩爾比為3：2時，EDTA的降解率可以達(dá)到22.67%。當(dāng)Fenton試劑總量為2.5mL時，EDTA的降解率能夠達(dá)到7.67%。在pH=3的酸性條件下，EDTA的降解率最大可以達(dá)到6.00%。綜合以上最佳實(shí)驗(yàn)條件，在pH=3的酸性條件下，F(xiàn)enton試劑摩爾比為3：2，反應(yīng)時間為30min時對EDTA的降解效果最好。通過平行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EDTA使用量在1.70~1.75（mL）時，用2.5mL摩爾比為3：2的Fenton試劑進(jìn)行氧化分解，其降解率平均值為6.80%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.16%。Keys：Fenton試劑

EDTA（乙二胺四乙酸）

降解

氧化StudyondegradationofEDTAbyFentonReagent張繼飛（PetrochinaDalianpetrochemicalcompany,Liaoning,Dalian116000）Abstract：Inthisexperiment,theeffectofstrongoxidantonthedegradationofEDTAbyFentonreagent,whichismixedwithH2O2andFe2+inacertainproportion,wasstudied.Theresultsshowthatwhenthereactiontimeis30min,thedegradationrateofEDTAcanreach12.67%.WhenthemolarratioofFentonreagentis3:2,thedegradationrateofEDTAcanreach22.67%.WhenthetotalamountofFentonreagentis2.5mL,thedegradationrateofEDTAcanreach7.67%.UnderacidicpH=3,themaximumdegradationrateofEDTAcanreach6.00%.Consideringtheaboveoptimalexperimentalconditions,undertheacidicconditionofpH=3,themolarratioofFentonreagentis3:2andthereactiontimeis30min,thedegradationeffectofEDTAisthebest.Throughparallelexperiments,itisfoundthatwhentheamountofEDTAis1.70-1.75(mL),2.5mLFentonreagentwithmolarratioof3:2isusedforoxidationdecomposition.Theaveragedegradationrateis6.80%,andtherelativestandarddeviationis1.16%.Keywords:FentonReagent;EDTA;Degradation;Oxidation1

前

言EDTA是一種有機(jī)化合物，微溶于水、溶于氫氧化鈉、氨水、無機(jī)酸中，如果不經(jīng)處理流入?yún)^(qū)域水體中對水中生物具有危害性，會對水中的生態(tài)造成長期不良的影響。EDTA可以與Fenton試劑中的Fe2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，同時Fenton試劑中產(chǎn)生的-OH降解水體中EDTA。Fenton氧化技術(shù)具有快速高效、可產(chǎn)生絮凝、設(shè)備簡單、成本低、技術(shù)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)污水預(yù)處理單元具有重要實(shí)際應(yīng)用意義，對于污水中的能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的物質(zhì)及COD的去除率有明顯的效果，特別適用于某些難生物降解的或?qū)ξ⑸镉卸拘缘墓I(yè)廢水的處理上；因此，在工業(yè)廢水處理研究中應(yīng)用較為廣泛[1]。本文采用Fenton試劑氧化法來降解EDTA，探討影響Fenton試劑降解EDTA的因素。2

原

理Fenton試劑是指由過氧化氫和亞鐵離子組成的具有強(qiáng)氧化性的體系，其反應(yīng)機(jī)理如下：

(1)H2O2

+[Fe(H2O)6]2+

→-OH+[Fe(H2O)5OH]2++H2O(2)[Fe(H2O)6]2++-OH→[Fe(H2O)5OH]2++H2O其中產(chǎn)生-OH的反應(yīng)步驟(1)控制了整個反應(yīng)的速度，-OH通過反應(yīng)方程(2)與有機(jī)物反應(yīng)而逐漸被消耗，F(xiàn)e2+在反應(yīng)過程中充當(dāng)催化劑的作用。Fenton試劑在不同的Fe2+/H202比值下具有不同的處理功能。Fe2+大于H202時，F(xiàn)enton試劑具有化學(xué)絮凝作用。當(dāng)后者大于前者時，F(xiàn)enton試劑具有化學(xué)氧化功能。3

實(shí)驗(yàn)部分3.1實(shí)驗(yàn)試劑本實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。乙二胺四乙酸二鈉；硫酸亞鐵；雙氧水；碳酸鈣；鈣試劑羧酸鈉；三乙醇胺；氫氧化鈉；98%濃硫酸；草酸。3.2降解實(shí)驗(yàn)3.2.1反應(yīng)時間對EDTA降解的影響向6個比色管中分別加入3mL的EDTA溶液，2mL的FeSO4溶液，用1:6的硫酸調(diào)節(jié)比色管中溶液的pH=2，再分別加入2mL的H2O2溶液，反應(yīng)0min、10min、20min、30min、40min、60min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行分析。3.2.2Fenton試劑中Fe2+與H2O2的比例對EDTA降解的影響向6個比色管中各加入3mL的EDTA溶液，分別加入1mL、1.5mL、2mL、3mL、3.5mL、4mL的FeSO4溶液，用1:6的硫酸調(diào)節(jié)比色管中溶液的pH=2，再分別加入2mL的H2O2溶液，反應(yīng)30min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行分析。3.2.3溶液pH值對EDTA降解的影響向5個比色管中各加入3mL的EDTA溶液，各加入3mLFeSO4溶液，用1：6的硫酸分別調(diào)節(jié)比色管中溶液的pH等于1、3、5、7、9，再分別加入2mL的H2O2溶液，反應(yīng)30min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行分析。3.2.4Fenton試劑的總量對EDTA降解的影響向7個比色管中各加入3mL的EDTA溶液，按照Fe2+：H2O2=3：2的比例分別加入0.45mL、0.75mL、1.5mL、2.25mL、3mL、3.75mL、4.5mL的FeSO4溶液，再分別加入0.3mL、0.5mL、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL的H2O2溶液，反應(yīng)30min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行分析。3.2.5重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)按照3.2.1-3.2.4所得最佳結(jié)果，進(jìn)行7組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行分析。3.2.6分析方法返滴定法。3.3

結(jié)果與討論3.3.1溶液的反應(yīng)時間對EDTA降解的影響參照實(shí)驗(yàn)方法1.2.1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分析方法1.2.6進(jìn)行分析。圖1反應(yīng)時間對EDTA降解的影響溶液的反應(yīng)時間對EDTA降解影響的測定結(jié)果見圖1，從圖上能夠觀察到拐點(diǎn)位置的明顯變化。隨著時間的增加，EDTA的降解率不斷升高，到30min時有個極值，然后略微下降。雖然60min時較高，但是變化較30min時的小，分解效率低，所以本實(shí)驗(yàn)選擇最佳反應(yīng)時間為30min時間點(diǎn)。3.3.2Fenton試劑中Fe2+與H2O2的比例對EDTA降解的影響參照實(shí)驗(yàn)方法3.2.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分析方法3.2.6進(jìn)行分析。圖3-2Fenton試劑中Fe2+與H2O2的比例對EDTA降解的影響Fenton試劑中Fe2+與H2O2的比例對EDTA降解的影響的測定結(jié)果見圖2，從圖上能夠觀察到拐點(diǎn)位置的明顯變化。隨Fe2+與H2O2摩爾比的增加，在Fe2+與H2O2摩爾比為3：2時EDTA的降解率變化最快；隨后，降解率不斷下降。所以，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)enton試劑中Fe2+與H2O2的摩爾比為3：2時，EDTA的降解效果最好3.3.3溶液pH值對EDTA降解的影響參照實(shí)驗(yàn)方法1.2.3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分析方法1.2.6進(jìn)行分析。結(jié)果見表圖3。圖3溶液pH值對EDTA降解的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，pH為1時，產(chǎn)生沉淀，該沉淀經(jīng)檢索，確定為EDTA，見圖4。而溶液的pH值為3時，EDTA的降解效果最好。因此本實(shí)驗(yàn)選擇pH為3.0。圖4沉淀物檢索結(jié)果3.3.4Fenton試劑的總量對EDTA降解的影響參照實(shí)驗(yàn)方法3.2.4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分析方法3.2.6進(jìn)行分析。結(jié)果見5。

圖3-4Fenton試劑的總量對EDTA降解的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Fe2+為1.5mL，H2O2為1.0mL即Fenton試劑使用量為2.5mL至3.75mL時，曲線趨于平緩，因此選擇Fenton試劑使用量為2.5mL為最佳投加量。3.3.5平行實(shí)驗(yàn)參照實(shí)驗(yàn)方法3.2.5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分析方法3.2.6進(jìn)行分析。所得結(jié)果見表1。表1重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)序號EDTA消耗量（mL）降解量（mL）降解率（%）平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）11.720.206.6721.750.237.6731.700.186.006.801.1641.750.237.6751.700.186.004結(jié)束語本實(shí)驗(yàn)研究表明，在pH=3的酸性條件下，F(xiàn)enton試劑摩爾比為3：2，反應(yīng)時間為30min時對EDTA的降解效果最好。通過平行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EDTA使用量在1.70~1.75（mL）時，用2.5mL摩爾比為3：2的Fenton試劑進(jìn)行氧化分解，其降解率平均值為6.80%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.16%。Fenton試劑的強(qiáng)氧化性作用在污水處理中被廣泛應(yīng)用，例如電廠的鍋爐清洗水，生產(chǎn)裝置鈍化清洗水中都含有EDTA等難以生物降解處理的酸性有機(jī)污染物[2]，該類污水中COD含量高，對A/O生化系統(tǒng)微生物有毒害作用，如果