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煤化工废水去除COD混凝-芬顿氧化法
在制备城市煤气和化工原料气的过程中，会产生大量含酚废水，这些废水水质非常复杂，酚浓度极高，且种类繁多，既有常见的单元酚（苯酚、甲酚、二甲酚、乙酚等），也有不常见的二元酚、三元酚等。除此之外，废水中还含有氨、氰化氢、硫化氢和二氧化碳等化学物质，水质呈中偏碱性。
酚类是一种原型质毒物，具有强烈的生物毒性，即使含量极低也会导致生物慢性中毒。当浓度高于1mg/L时，甚至可以直接导致生物死亡，对生态和环境造成严重危害。此外，废水中还含有脂肪酸、酮类和胺类等有机物，以及酸性气体、焦油、粉煤灰等难处理的污染物。这些污染物的存在使得废水COD值居高不下，难以被生物降解。
面对如此棘手的工业废水问题，煤化工企业亟需寻找有效的技术手段来降低废水处理难度，从而实现达标排放。否则，废水问题将持续对生态环境造成严重威胁，阻碍煤化工产业的可持续发展。因此，开发新的废水处理技术或优化现有处理工艺已成为当务之急。
一、实验部分
1.实验仪器。
分管光度计、PH计、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、天平等。
2.实验试剂。
氢氧化钠溶液、浓硫酸、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、30%过氧化氢溶液、七水硫酸亚铁溶液、蒸馏水等。
3.实验方法。
（1）混凝法。
混凝是一种重要的水处理方法，广泛应用于各种工业废水（如造纸、煤炭、钢铁、纺织等）的处理，包括预处理、中间处理或最终处理。通过混凝，不仅可以有效地去除废水中的悬浮物和胶体物质，还可以进行除油和脱色。由于煤化工废水中的难降解有机物多呈胶体或悬浮态，因此采用混凝沉淀法进行处理是非常有效的。常用的混凝剂包括聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、铁盐类混凝剂等。本文将探讨聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）对煤化工废水COD降解效果的影响。
（2）芬顿氧化。
芬顿氧化法是在酸性条件下，通过Fe2+的催化作用，H2O2产生强氧化能力的羟基自由基·OH，进而引发其他活性氧的产生，从而实现有机物的降解。这个氧化过程是以·OH的产生为链的开始，其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗后反应链终止。该反应机理较为复杂，但这些活性氧能够将有机分子矿化为CO2和H2O等无机物，从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。
二、实验参数及过程
1.检测原水水质，部分指标详见表2-1

2.实验药剂配置及准备

3.实验步骤
（1）实验一：PAC浓度对COD去除效果的影响

取100ml原水，在上表实验条件下进行实验，检测反应后COD含量。
（2）实验二：Fe2+与H2O2摩尔比对COD去除效果的影响

取100ml原水，在上表实验条件下进行实验，检测反应后COD含量。
（3）实验三：PAM浓度对COD去除效果的影响

取100ml原水，在上表实验条件下进行实验，观察反应后上清液澄清情况。
三、结果与讨论
1.PAC浓度对COD去除效果的影响。
PAC浓度对COD去除效果的影响详见图1。由图1可见：随着PAC加入浓度的增加，COD的去除效果越好，但当PAC投加浓度超过300mg/L时，COD去除效果与前组相比，降低的较不明显。因此PAC适宜投加量为300mg/L。

2.Fe2+与H2O2摩尔比对COD去除效果的影响。
Fe2+与H2O2摩尔比对COD去除效果的影响详见图2。由图2可见：芬顿试剂对COD去除有明显效果。随着Fe2+与H2O2摩尔比的增加，COD的去除效果越好，但在4号和5号条件下，COD浓度无明显差异，因此Fe2+与H2O2摩尔比按照4号组别（即Fe2+与H2O2摩尔比为1:4.5）时效果最好。

3.PAM浓度对COD去除效果的影响
PAM浓度对COD去除效果的影响详见图3。由图3可见：投加PAM可降解部分COD，且当PAM投加浓度超过10mg/L时，对COD去除效果不明显，因此确定PAM适宜投加量为10mg/L。

五、结论
在本次实验中，我们成功地探索出了最佳的工艺条件。其中，PAC投加浓度被设置为300mg/L，Fe2+与H2O2的摩尔比为1:4.5，而PAM投加浓度则为10mg/L。令人欣喜的是，这些条件下，我们达到了78.9%的COD去除率。
这些选定的条件具有极高的科学价值。它们通过精确的化学反应促进机制，确保了实验的准确性和可重复性。同时，这些条件也为我们提供了深入探索相关化学反应机理的可能性。
此外，这些结果不仅证明了我们的实验设计的有效性，也揭示了未来研究方向的可能性。在改善水质和环境保护方面，这些结果具有深远的影响。