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响应面法对Fenton处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液工艺的优化
摘要
垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理是当前环保领域的热点研究方向，本文以Fenton处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液为研究对象，应用响应面法进行优化分析。实验结果表明，在一定范围内，催化剂浓度和反应时间对处理效果的影响较为显著，而初始pH值和氢过氧化物浓度对处理效果的影响相对较小。优化后的反应条件为催化剂浓度0.05mol/L，反应时间60min，初始pH值为3.0，氢过氧化物浓度为0.025mol/L。在优化条件下，处理后的垃圾渗滤液反渗透浓缩液的COD和NH3-N去除率分别达到了53.7%和81.8%。
关键词：响应面法；Fenton处理；垃圾渗滤液反渗透浓缩液
Abstract
Thetreatmentofreverseosmosisconcentrateoflandfillleachateiscurrentlyahotresearchtopicinthefieldofenvironmentalprotection.ThispapertakesFentontreatmentofreverseosmosisconcentrateoflandfillleachateastheresearchobject,andusesresponsesurfacemethodologyforoptimizationanalysis.Theexperimentalresultsshowthatwithinacertainrange,thecatalystconcentrationandreactiontimehaveamoresignificantinfluenceonthetreatmenteffect,whiletheinitialpHvalueandhydrogenperoxideconcentrationhavearelativelysmallimpactonthetreatmenteffect.Theoptimizedreactionconditionsareacatalystconcentrationof0.05mol/L,areactiontimeof60min,aninitialpHvalueof3.0,andahydrogenperoxideconcentrationof0.025mol/L.Undertheoptimizedconditions,theCODandNH3-Nremovalratesofthetreatedreverseosmosisconcentrateoflandfillleachatereached53.7%and81.8%,respectively.
Keywords:responsesurfacemethodology;Fentontreatment;reverseosmosisconcentrateoflandfillleachate
1.引言
随着城市化程度的不断加深，大量的垃圾渗出液被排放到环境中，对环境造成了巨大的污染。垃圾渗出液中含有大量的COD、NH3-N等有机质和氮、磷等无机盐类，其处理难度较大[1]。反渗透技术因其高效、节水、操作方便等特点，在垃圾渗出液处理中得到了广泛应用，但其反渗透浓缩液中含有浓缩的有机质和无机盐类，还需进一步处理[2]。
Fenton技术是一种基于Fenton试剂的高级氧化技术，利用过氧化氢和Fe2+产生羟基自由基来降解有机污染物[3]。与传统方法相比，Fenton技术具有快速、高效、没有二次污染等优势，因此在处理垃圾渗出液反渗透浓缩液中得到了广泛的应用[4]。
响应面法是一种用于探究影响因素之间关系的方法，可在设计试验的基础上建立模型，并基于模型预测最优的反应条件[5]。
本文以Fenton处理垃圾渗出液反渗透浓缩液为研究对象，应用响应面法进行优化分析。
2.实验内容
2.1实验材料
垃圾渗透液反渗透浓缩液样品。Fenton试剂（FeSO4·7H2O，H2O2）。
2.2实验仪器
COD检测仪。UV-Vis光谱仪。离心机。pH计。搅拌器。
2.3实验方法
（1）垃圾渗透液反渗透浓缩液的预处理：将样品离心沉淀后，调整pH至3.0。
（2）反应条件的优化：采用响应面法，选取催化剂浓度、反应时间、初始pH值和氢过氧化物浓度四个因素进行优化。在优化前，进行对照实验确定响应变量。实验范围见表1。
表1四因素三水平的Box-Behnken设计矩阵
影响因素Level
-101
Fe2+浓度（mol/L）0.030.050.07
反应时间（min）406080
初始pH值2.53.03.5
H2O2浓度（mol/L）0.0150.0250.035
（3）光谱分析：在优化条件下，对处理后的样品进行UV-Vis光谱分析。
3.结