應用Electro-Fenton氧化程序處理抗生素(SMX)廢水之研究

Abstract

高級氧化處理(AOPs)之一的Fenton氧化法，是一種常見又有效的氧化處理法，主要藉由過氧化氫以及亞鐵離子在酸性條件下進行反應，而氧化過程中產生的氫氧自由基(HO•)，具有高氧化力且不具選擇性，能針對廢水中各種有機污染物進行分解。本研究使用E-Fenton程序處理抗生素 (Sulfamethoxazole , SMX)廢水，配合適當的參數，探討其礦化作用及去除能力。系統分別以不銹鋼網及氧化銥棒做為陰陽兩電極之材料，陰極處藉由曝氣產生溶氧，並於通電後還原生成過氧化氫，在操作中控制鐵的添加量，利用陰極之還原能力維持足夠的亞鐵離子，以減少催化劑的添加成本且減少污泥的產生。 由背景實驗結果可知，實驗之過氧化氫生成最佳操作參數為電流1.25 A以及曝氣量1.0 NL/min，在此條件下操作3小時，其最大過氧化氫生成累積量為9.49 mg/L，而反應結果之生成速率約為0.328 mg-H2O2/min。 研究結果顯示，以電解系統直接電解SMX廢水，其去除率只有4.97 %。而Fenton氧化過程在酸性(pH=3)時，使用最佳過氧化氫與亞鐵離子的濃度分別是50 mg/L及3 mg/L，來處理10 mg/L的SMX水溶液，經60分鐘後，其SMX去除率為76.48 %，在E-Fenton氧化程序以生成實驗之最佳操作條件反應180分鐘後其SMX去除率為82.46 %。最後在延長時間至6小時後，發現直接電解、Fenton及E-Fenton處理的SMX去除率分別是11.06 %、75.54 %及89.72 %；COD則也是以E-Fenton處理有最高的去除率50.67 %。因此，結果說明Electro-Fenton氧化程序優於傳統Fenton處理法，不但利於SMX之去除，並且會增進COD的去除效果。