乳化液在鋼鐵冷軋、機(jī)械加工和機(jī)械制造等冶金行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。乳化液含有大量的表面活性劑、礦物油、添加劑、金屬屑等物質(zhì)，CODCr的質(zhì)量濃度一般在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)左右，可生化性差，屬于高濃度難降解廢水，排入水體后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。

目前乳化液的處理可分為物理破乳處理、化學(xué)破乳處理、生物破乳處理和焚燒處理。其中，化學(xué)破乳處理是傳統(tǒng)的處理方法，處理效果顯著，但是它存在耐沖擊負(fù)荷差、設(shè)備組成較多、產(chǎn)生大量污泥，需要進(jìn)行進(jìn)一步處理等缺點(diǎn)。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究了一些新型處理工藝，混凝氣浮法是目前國(guó)內(nèi)常用的乳化液處理工藝，CODCr的去除率達(dá)到90％以上，但對(duì)難降解的有機(jī)小分子去除效果不佳。Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強(qiáng)氧化劑，反應(yīng)速度快，可以將多數(shù)已知難降解的大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，適用于處理難治理或?qū)ι镉卸拘缘墓I(yè)廢水。Fenton試劑在有機(jī)廢水處理中已得到成熟的應(yīng)用，而用于乳化液廢水處理還在探索階段。楊蓉采用了硫酸鋁化學(xué)破乳+Fenton氧化處理的方法處理高濃度乳化液廢水，在佳反應(yīng)條件下CODCr去除率達(dá)81％。王漢道等采用兩級(jí)Fenton氧化法處理乳化液，CODCr的質(zhì)量濃度由40000mg／L降低至2000mg／L，去除率達(dá)到95％。通常乳化液廢水的CODCr濃度很高，若單獨(dú)采用Fenton試劑氧化廢水需要投加氧化劑量太大，無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都是不科學(xué)和不太現(xiàn)實(shí)的。因此，需要對(duì)乳化液進(jìn)行多級(jí)聯(lián)合處置。本研究對(duì)比了幾種傳統(tǒng)破乳法和Fenton氧化破乳法對(duì)高濃度乳化液廢水的破乳效果，基于此考察了絮凝+Fenton氧化復(fù)合破乳法的佳反應(yīng)條件。

1、材料與方法

1.1 試驗(yàn)用水

以某航空公司機(jī)械加工過程產(chǎn)生的廢乳化液為研究對(duì)象，廢水呈灰白色，PH值為7.5~8.7，CODCr的質(zhì)量濃度為119000~312000mg／L。

1.2 儀器及藥品

儀器：HJ-4A型數(shù)顯控溫磁力攪拌器；PHS25型PH計(jì)；ET99718N型COD測(cè)定儀。

藥品：10％聚合氯化鋁(PAC），10％聚合硫酸鐵(PFS），0.1％聚丙烯酰胺(PAM），均采用工業(yè)級(jí)進(jìn)行配置；30％氫氧化鈉，30％硫酸，10％氫氧化鈣，均采用分析純?cè)噭┻M(jìn)行配置；FeSO4?7H2O，30％雙氧水，分析純?cè)噭?/p>

1.3 試驗(yàn)方法

(1）絮凝法試驗(yàn)。

取100mL廢乳化液于錐形瓶中，調(diào)節(jié)PH值為8，加破乳劑(PAC／PFS）快速攪拌5~10min，觀察破乳情況然后加入絮凝劑(PAM）慢速攪拌3~6min，觀察絮凝情況并靜置20min，取上清液測(cè)CODCr濃度。

(2）酸化法試驗(yàn)。

取100mL廢乳化液于錐形瓶中，向乳化液中加入硫酸調(diào)節(jié)PH值為2.0左右，攪拌10min后靜置20min，觀察絮體沉淀效果，取上清液測(cè)CODCr濃度。(3）絮凝酸化法試驗(yàn)。取100mL廢乳化液于錐形瓶中，向乳化液中加入絮凝劑破乳(PAC／PFS），然后加入硫酸調(diào)節(jié)PH值為2.0左右，攪拌10min后靜置20min，觀察絮體沉淀效果，取上清液測(cè)CODCr濃度。

(4）Fenton氧化法試驗(yàn)。

取100mL乳化液調(diào)節(jié)PH值為3.5~4.0，投加FeSO4?7H2O，然后緩慢加入30％雙氧水控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)60min后，用10％石灰乳調(diào)節(jié)PH值為7，加入一定量PAM絮凝，攪拌，靜置，過濾后測(cè)濾液CODCr濃度。

2、結(jié)果與討論

2.1 破乳效果對(duì)比

選用傳統(tǒng)破乳方法(絮凝法、酸化法、絮凝酸化法）和新型破乳方法Fenton氧化法處理100mL乳化液，考察傳統(tǒng)破乳方法和新型破乳方法對(duì)廢乳化液的破乳效果，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，采用絮凝法、酸化法對(duì)乳化液廢水的破乳效果不佳。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，用PAC和PFS作為破乳劑，乳化液不分層，過濾后仍為渾濁乳液，CODCr去除率不超過20％。酸化破乳后的廢水雖然不分層，但是過濾后為渾濁液體，CODCr去除率為30％左右。采用絮凝酸化法對(duì)乳化液廢水有一定的破乳效果，PAC+硫酸復(fù)合破乳后廢水分層，過濾后廢水為澄清液體；PFS+硫酸復(fù)合破乳后廢水沒有分層，但過濾后廢水為渾濁液體，絮凝酸化法對(duì)乳化液CODCr去除率不到50％。

采用Fenton氧化法破乳，乳化液會(huì)變成紅棕色，然后有大量氣泡生產(chǎn)，廢液溫度明顯升高。15min后反應(yīng)溫度達(dá)到高，然后溫度開始降低。60min后廢液溫度恢復(fù)到常溫。當(dāng)調(diào)節(jié)廢液PH值為7時(shí)，形成大量沉淀物，加入PAM后沉淀顆粒變大。靜置出現(xiàn)分層，且破乳后乳化液廢水為澄清液，CODCr的去除率達(dá)到75.7％。因此，F(xiàn)enton氧化破乳法較傳統(tǒng)破乳方法效果好，且對(duì)CODCr的去除率也明顯要高。

2.2 Fenton氧化影響因素研究

影響Fenton試劑氧化效果的主要因素有H2O2投加量、Fe2+濃度和PH值等。研究表明，F(xiàn)enton氧化的佳PH值為3.5，PH偏高或偏低對(duì)Fenton氧化的效果都不利。本試驗(yàn)中Fenton氧化的佳PH值為3.5~4.0。

2.2.1 H2O2投加量的影響

H2O2投加量對(duì)乳化液CODCr去除率的影響見圖1。由圖1可知，隨著H2O2投加量由60mL／L增加到140mL／L，CODCr去除率先快速增大然后略有降低。當(dāng)H2O2的投加量為100mL／L時(shí)，CODCr去除率達(dá)到大，為97.85％。在H2O2的投加量較低時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的?OH也少，氧化能力不足；隨著H2O2的投加量增加，反應(yīng)產(chǎn)生?OH也隨之增加，并迅速對(duì)廢水中有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。當(dāng)H2O2的投加量高于100mL／L時(shí)，導(dǎo)致過量的H2O2無(wú)效分解。由此可知，F(xiàn)enton氧化佳的H2O2投加量為100mL／L，此時(shí)FeSO?47H2O投加量是45.4g／L。

2.2.2 FeSO4?7H2O投加量的影響

FeSO4?7H2O投加量對(duì)乳化液CODCr去除率的影響見圖2。由圖2可知，隨著FeSO4?7H2O投加量由11.3g／L增大到68.1g／L，CODCr去除率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)Fe2+濃度很低時(shí)，?OH的產(chǎn)生量和速率相對(duì)較小，隨著Fe2+濃度逐漸增大，?OH逐漸增多，加快了氧化反應(yīng)的進(jìn)行。但Fe2+濃度過高時(shí)，過量的Fe2+會(huì)消耗一部分?OH，反而不利于充分發(fā)揮Fenton試劑的氧化能力，同時(shí)過量Fe2+也會(huì)被氧化成Fe3+，造成沉淀量增加。綜合考慮Fenton氧化對(duì)CODCr去除效果、成本和生成沉淀量等因素，F(xiàn)enton氧化佳的FeSO4?7H2O投加量應(yīng)控制在22.7g／L。