TNT废水处理方法
报废弹药销毁废水的主要成分是TNT及其他一些衍生物，其特点是TNT浓度高，水量小，并含有大量油脂等其他物质，成分复杂且色度高。如未经有效处理的含TNT废水直接排入地表环境，TNT就会很快渗入地下，积存于土壤和地下水中，造成严重的环境污染。因此，研究TNT废水处理技术，对于维护人体健康和区域生态环境安全，具有重要的经济意义和社会意义。目前，处理TNT废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。电Fenton法是将Fenton反应和电解反应结合在一个反应器内进行的方法，主要包括电解Fenton法、阳极电Fenton法、阴极电Fenton法。电Fenton法在难降解废水处理中已有所应用，但对弹药销毁废水的应用研究还较少。笔者对采用铁阳极电解Fenton法处理TNT废水进行了试验研究。
1材料与方法
试验所用TNT废水取自某军区报废弹药销毁TNT饱和溶液，主要污染物指标：TNT149~202mg/L，COD480～500mg/L，色度1040～3130度，SS<50mg/L。
1.1试验仪器及试剂
试剂：TNT标准分析试剂（纯度>99.99%），H2O2（30%），NaOH（AR），Na2SO4（AR），浓H2SO4（AR），均来自天津市百世化工有限公司。
仪器：HH-6型数显恒温水浴锅（江苏省金坛市环保仪器厂），WYK-G型硅整流直流稳压电源（江苏省苏州万瑞达电气有限公司），pHB-4型pH计（北京科实兴业科技有限公司），721型分光光度计（山东高密彩虹分析仪器有限公司）。
1.2试验方法
在电解槽中，以两块平行的10cm×10cm的铁和石墨板分别为阳极和阴极，外加直流稳压电源，加入700mL废水，以Na2SO4做支持电解质。用稀H2SO4和NaOH溶液调节pH，投加一定量的30%H2O2，测定不同条件下TNT和COD的去除率。
1.3分析方法
TNT的测定采用亚硫酸钠分光光度法，COD的测定采用标准重铬酸钾法。
2结果与讨论
2.1电压对去除效果的影响
在Na2SO4投加量770mg/L，H2O2投加量300mg/L，pH=7.0，电解时间2h，极板间距7cm的条件下，考察不同电压对TNT、COD去除效果的影响，结果如图1所示。
图1电压对去除效果的影响
由图1可见，TNT去除率随电压的增大而增加。电压与电流密度成线性关系，所以TNT的去除率随电流密度的增加而增加。但是电流密度的增加，会导致反应超电压升高，能耗提高；另一方面，在H2O2－e＝HO2·+H+的反应中，虽然生成的HO2·也是一种氧化剂，但其氧化能力大大低于HO·。废水在电压为7V时，电流效率最高，此时反应迅速，阳极有大量气泡冒出，此时TNT去除率为98.22％，COD去除率为75.62％。当电压大于7V时反应更换为剧烈，但是副反应现象明显，阴阳极均有大量气泡冒出，极板明显发热。这就是电压升高较大而去除率却上升缓慢的原因。因此从节能与废水处理两方面综合考虑，最适合的电压定为7V。
2.2H2O2投加量对去除效果的影响
在Na2SO4770mg/L，电压7V，pH=7.0，电解时间2h，极板间距7cm的条件下，考察不同H2O2投加量对COD和TNT去除效果的影响，结果如图2所示。
图2H2O2投加量对去除效果的影响
由图2可见，在H2O2投加量从0增加到180mg/L时，TNT和COD去除率迅速上升，TNT已基本被完全破坏，COD去除率也达到63.3%。H2O2投加量从180mg/L增加到450mg/L时，TNT在H2O2投加量为300mg/L时去除率达到最大，而COD去除率仍缓慢上升至69.4%，当H2O2质量浓度大于450mg/L时，TNT和COD的去除率反而下降。究其原因是当H2O2投加量为0到180mg/L时，此时H2O2与铁阳极溶解出的Fe2+反应，反应产生的HO·迅速将TNT破坏。当H2O2投加量大于450mg/L时，此时H2O2浓度较大，铁阳极溶出速率不能完全满足，造成H2O2部分未能与Fe2+发生反应就被电解过程破坏产生OH-，这主要是由于电解Fenton反应中，电流加快了H2O2的分解，造成短时间内过大，来不及与TNT反生反应就被H2O2淬灭。因此取H2O2投加量为180mg/L。
2.3Na2SO4投加量对去除效果的影响
H2O2投加量180mg/L，pH=7.0，电压7V，电解时间2h，极板间距7cm的条件下，考察不同Na2SO4投加量对TNT和COD去除效果的影响，结果如图3所示。
图3Na2SO4投加量对去除效果的影响
由图3可见，随着Na2SO4投加量的增加，TNT与COD的去除率逐渐上升，当Na2SO4的投加量为500mg/L时，基本达到最大。此后随Na2SO4投加量的继续增加，去除率增加缓慢，基本趋于平稳。这主要是由于随Na2SO4投加量的增加导致电解槽中的电解质增高，故电流增大，Fe2+溶出速度增大，利于Fenton反应的发生。当Na2SO4的投加量大于500mg/L时，更大的电流可以去除部分COD，但能效较低。因此，Na2SO4的最佳投加量为500mg/L。
2.4初始pH对去除效果的影响
H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，电压7V，电解时间2h，极板间距7cm的条件下，考察不同pH对TNT与COD的去除率的影响，通过试验发现pH从2.8变化到5时，去除率随pH的增加而降低，此后pH从5增加到9.4，去除率呈先上升后减小的状态。通过试验结果可见：当pH为中性时去除率最高。当电解液为酸性时，H+虽然可以和铁阳极反应，但是却抑制了阴极反应的发生。当电解液为碱性时，OH-会和铁阳极溶出的Fe2+发生反应产生Fe（OH）2沉淀，降低了Fe2+浓度，不利于Fenton反应的发生。所以，中性条件是最佳反应条件。
2.5反应时间对去除效果的影响
在H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，pH=7.0，电压10V，电解时间2h，极板间距7cm的条件下，考察不同反应时间对TNT和COD去除效果的影响，结果如图4所示。
图4反应时间对去除效果的影响
由图4可见，0~2h时，TNT与COD的去除率随反应时间增长而加大，并且在2h时达到最大。当反应时间大于2h时，TNT去除率已无变化，而COD去除率却有所下降，这主要是由于Fenton反应已完全停止，H2O2完全消耗。此时，由于长时间的电解将少量苯环打开，造成COD增大，COD去除率下降。所以，最佳电解时间为2h。
3结论
试验将电解反应和Fenton法耦合成电解Fenton法，采用铁作为阳极，石墨作为阴极；以TNT废水为处理对象，研究了H2O2投加量、Na2SO4投加量、pH、电压和电解时间等因素对TNT、COD去除率的影响。得出电解Fenton法的最佳工艺运行条件：电压7V，H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，pH=7，电解时间2h。此时，TNT去除率可达97％，COD去除率可达65%。
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