1實驗材料與方法

　　1.1廢水水質某造紙法再造煙葉企業在線產生的廢水經過生化處理后二沉池出水，pH為6.5，COD為(490±20)mg/L。

　　1.2實驗主要試劑及儀器30%H2O2(AR，西隴化工股份有限公司)，FeSO4·7H2O(AR，西隴化工股份有限公司)，PAM(某企業提供)。超聲波儀(KQ-400KDE型)。

　　1.3實驗方法取廢水于燒杯中，加入一定量的FeSO4溶液，再加入一定量H2O2，反應一段時間，靜置后取清液測定COD，計算COD去除率。COD采用重鉻酸鉀法測定(GB11914-l989)。同一實驗條件下，分別采用單獨Fenton法處理、單獨超聲波處理和超聲波聯合Fenton法處理，比較其處理效果差異。同時，研究反應時間、H2O2用量和FeSO4用量對廢水COD去除效果的影響，得到最佳的處理條件。在最佳處理條件下，再添加PAM進行絮凝沉降的后續處理，檢測最終出水的COD是否滿足國家一級排放標準。

　　2結果與討論

　　2.1反應時間對COD去除率的影響在相同實驗條件下，改變反應時間研究3種處理方式對COD去除率的影響，結果如圖1所示。

　　單獨采用Fenton法時，反應在30min前，COD去除率隨著反應時間增加而呈線性提高;反應在30min之后COD去除率基本保持恒定。說明在單獨采用Fenton法攪拌反應時間不少于30min。單獨采用超聲波時，COD去除率隨時間增加有所提高但變化率較小，說明超聲波對廢水水樣COD雖然有一定程度去除作用，但效果不明顯。采用超聲波聯合Fenton法，COD去除率隨著反應時間增加先急劇提高而后緩慢變化，其變化規律與單獨采用Fenton法基本一致，并且反應在20min時，就能優于單獨Fenton法30min時的COD去除效果。說明超聲波作用能減少Fenton法反應時間且能達到較高的去除效率。這是由于在超聲波作用下，產生的空化氣泡在破裂崩潰時伴有強烈的沖擊和微射流，造成局部劇烈的湍動，從而加強了均相和非均相體系的傳質速率，使反應體系中的·OH能夠及時與廢水中的有機污染物分子發生反應，提高了H2O2的利用率和反應速率;空化氣泡在最后潰陷階段，會產生局部高溫、高壓現象，形成局部熱點效應，并伴隨強大沖擊波、高速微射流、自由基的產生，自由基可將廢水中的有機污染物分解為小分子物質。以上因素都使得COD去除率在相對短時間內得以提高。另外，采用超聲波聯合Fenton法對COD去除效果整體優于單獨采用Fenton法或單獨采用超聲波處理，COD去除率高于兩者的簡單加合。說明超聲波聯合Fenton法處理廢水水樣過程中，超聲波既有一定協同去除COD的能力，又有強化Fenton試劑反應的作用。

　　2.2H2O2用量對COD去除率的影響在相同實驗條件下，反應時間30min，固定Fe2+用量不變，只改變H2O2用量研究3種處理方式對COD去除率的影響，結果如圖2所示。

　　實驗用廢水CODCr值約為490mg/L，所以H2O2的理論用量為30.625mmol/L。根據H2O2的理論用量，擬以H2O2和Fe2+用量摩爾比為51得到Fe2+的實驗用量為6.125mmol/L的固定用量。單獨采用Fenton法，當H2O2用量為36.75mmol/L時，COD去除率達到最大為66.18%。H2O2用量較低時，COD去除率隨著H2O2用量增加而提高，是因為Fenton氧化作用主要通過H2O2在Fe2+的催化作用下產生·OH來去除有機物，此時COD去除率主要受到反應體系中·OH產生量的控制，H2O2用量的增加能夠顯著提高COD去除率。而后繼續增加H2O2的用量時，COD去除率又逐漸下降。反應體系中過量的H2O2容易被·OH氧化，導致H2O2自身的無效分解，降低H2O2的利用率;同時，體系中剩余的H2O2還會對COD的測定產生一定干擾，都表現為COD去除率降低。單獨采用超聲波處理，不加入Fe2+，只加入H2O2并改變其用量，COD去除率隨H2O2用量增加先提高后降低。超聲波的空化作用能夠產生·OH，同時促進H2O2自身的氧化作用，但總體對COD去除效果有限。聯合超聲波使用Fenton法，H2O2用量對COD去除率影響的變化規律與單獨采用Fenton法相似，同樣地先提高后降低。當H2O2用量為24.5、30.625和36.75mmol/L時，COD去除率分別為75.33%、76.99%和76.57%，COD去除效果差異相對較小。H2O2用量在此區間內，由于超聲波的作用使反應體系中保持定量濃度的·OH來氧化分解廢水中的有機物，從而導致COD去除率基本保持穩定。另外，COD去除率達到最大時相對于單獨采用Fenton法H2O2最佳用量有所降低。超聲波協同Fenton反應，不但提高了COD去除率，降低了H2O2最佳值的用量，而且擴寬了H2O2最佳用量的選取范圍(此范圍內COD去除率基本不變)。 

　　2.3Fe2+用量對COD去除率的影響在相同實驗條件下，反應時間30min，固定H2O2用量(36.75mmol/L)不變，只改變Fe2+用量研究3種處理方式對COD去除率的影響，結果如圖3所示。

　　單獨采用Fenton法，在Fe2+用量為6.125mmol/L時，COD去除率達到最大值為66.18%。當Fe2+用量較低時，反應體系中催化H2O2產生的·OH量也較少且速度較慢，降解廢水中的有機物能力有限，表現為COD去除率較低;隨著Fe2+用量增加，催化作用加強，體系中生成·OH的數量也不斷增加，COD去除率便隨之提高;繼續再增加Fe2+用量，會使H2O2快速分解產生大量的·OH，容易引起副反應，從而造成·OH損耗，降低了H2O2的利用率，并且體系中過量的Fe2+會影響COD的測定結果(Fe2+易被K2Cr2O7氧化)，因此Fe2+的過量使用，表現為COD去除率顯著降低。單獨采用超聲波處理，不加入H2O2，只加入Fe2+并改變其用量，COD去除率隨Fe2+用量增加而逐漸降低并出現負值。在此實驗條件下，體系中存在Fe2+成為COD的測定的主要影響因素，Fe2+會增加COD測定值，加入量高時甚至導致COD去除率出現負值。聯合超聲波使用Fenton法，增加Fe2+用量對COD去除率影響的變化規律表現為先提高后降低。在Fe2+用量為4.6、6.125和9.2mmol/L時，COD去除率分別為76.82%、76.59%和74.22%，在圖3中對應曲線呈現平臺狀，同樣地擴寬了Fe2+用量的選取范圍。超聲波空化作用破壞了Fe2+與H2O2反應生成的中間產物Fe-O2H+2，產生Fe2+繼續和H2O2反應，提高了Fenton鏈反應的效率，增加體系中·OH濃度，從而提高了COD去除率;同時穩定反應環境，能在一定Fe2+濃度用量范圍內保持相對持續穩定的COD去除率。