过氧乙酸去除实验报告报告

实验概述

本实验旨在通过化学方法去除洗瓶水中的过氧乙酸（PAA），使处理后的水质满足凉水塔循环水标准（pH≥7，PAA浓度<0.1ppm）。采用亚硫酸氢钠（NaHSO₃）还原降解PAA，再用氢氧化钠（NaOH）调节pH值，实现洗瓶水的回收利用。

该方法具有操作简便、成本低廉、处理效果显著等特点，能够将废水中的过氧乙酸完全降解，同时将pH值调节至中性范围，为工业废水的循环利用提供了可行方案。

实验目标

将废水中的过氧乙酸浓度降至0.1ppm以下
将处理后的废水pH值调节至7.0及以上
确保处理过程成本低廉，适合大规模工业应用
验证处理后水质满足循环水回用标准

化学处理实验现场示意图

化学反应方程式

1. 过氧乙酸与亚硫酸氢钠的氧化还原反应

CH₃COOOH + 2NaHSO₃ → CH₃COOH + 2NaHSO₄

过氧乙酸被亚硫酸氢钠还原，生成乙酸和硫酸氢钠。这是降解过氧乙酸的核心反应，通过氧化还原反应将具有氧化性的过氧乙酸转化为无害物质。

2. 过量亚硫酸氢钠与乙酸的中和反应

CH₃COOH + NaHSO₃ → CH₃COONa + H₂SO₃

过量的亚硫酸氢钠与生成的乙酸反应，生成乙酸钠和亚硫酸。这一步反应有助于中和体系中的酸性物质，为后续pH调节做准备。

3. 氢氧化钠与硫酸氢钠的中和反应

NaHSO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

硫酸氢钠与氢氧化钠反应，生成硫酸钠和水（酸碱中和）。这一步是调节pH值的关键反应，通过添加氢氧化钠将体系pH值调节至中性范围。

反应计量计算过程

1. 基础参数计算

过氧乙酸（CH₃COOOH）

体积：100ml（0.1L）
浓度：20ppm（取最大值）=20mg/L
质量：20mg/L × 0.1L = 0.002g
摩尔质量：76g/mol
物质的量：0.002g ÷ 76g/mol ≈ 0.0000263mol

亚硫酸氢钠（NaHSO₃）

浓度：0.04%
假设加入体积：10ml（0.01L）
质量：0.4g/L × 0.01L = 0.004g
摩尔质量：104g/mol
物质的量：0.004g ÷ 104g/mol ≈ 0.0000385mol

氢氧化钠（NaOH）

浓度：0.3%
假设加入体积：10ml（0.01L）
质量：3g/L × 0.01L = 0.03g
摩尔质量：40g/mol
物质的量：0.03g ÷ 40g/mol = 0.00075mol

2. 反应所需量计算

过氧乙酸与亚硫酸氢钠反应计量：

根据反应式：CH₃COOOH + 2NaHSO₃ → 产物，1mol PAA需2mol NaHSO₃

所需NaHSO₃物质的量：

0.0000263mol × 2 = 0.0000526mol

所需0.04% NaHSO₃体积：

(0.0000526mol × 104g/mol) ÷ 0.4g/L ≈ 0.0137L = 13.7ml
（实际加入30ml以确保过量）

氢氧化钠所需量计算：

中和NaHSO₄需NaOH：0.0000526mol
中和CH₃COOH需NaOH：0.0000263mol
总计所需NaOH：0.0000526 + 0.0000263 = 0.0000789mol
所需0.3% NaOH体积：
(0.0000789mol × 40g/mol) ÷ 3g/L ≈ 0.00105L = 1.05ml
（实际加入1.5ml以确保pH达标）

3. 规模化处理计算（1吨洗瓶水）

1吨 = 1000L = 100ml × 10000，按比例放大：

试剂	实验室用量(100ml)	规模化用量(1吨)	单位成本	总成本
4%亚硫酸氢钠溶液	30ml	3000ml (3L)	0.048元/L	0.144元
30%氢氧化钠溶液	1.5ml	150ml	0.93元/L	0.1395元
总计成本				0.28元/吨

理论反应结果

主要产物

硫酸钠（Na₂SO₄）：易溶于水，无腐蚀性
乙酸钠（CH₃COONa）：弱碱性盐，有助于维持pH稳定
水（H₂O）：反应的无害副产物

水质指标理论值

过氧乙酸（PAA）浓度：0 ppm（完全降解）
pH值：7.0-8.0（中性至弱碱性）
硫酸盐含量：远低于200mg/L（符合标准）
无有害残留物质

反应特点

反应彻底：氧化还原反应可完全降解PAA
副产物安全：生成的盐类对系统无腐蚀风险
pH可控：通过调节氢氧化钠用量稳定控制pH
反应迅速：常温下即可快速完成反应

理论效果预测

实际测试方法与结果

1. 测试准备

试剂配制

0.04%亚硫酸氢钠溶液：

1L去离子水 + 0.4g亚硫酸氢钠粉末，储存于棕色瓶中

0.3%氢氧化钠溶液：

993ml去离子水 + 10ml 30%氢氧化钠溶液

仪器准备

pH计（METTLER TOLEDO SevenCompact）
过氧乙酸检测试纸（陆恒环境科技，量程0-40ppm）
酸式滴定管、烧杯、移液管等玻璃器皿
磁力搅拌器、电子天平（精度0.001g）
取样瓶、容量瓶等辅助工具

2. 测试流程

第一步：初始值测定

取100ml洗瓶水，测定初始pH（6.45）和PAA浓度（20-40ppm）

第二步：亚硫酸氢钠滴定

向100ml洗瓶水中分次滴加0.04%亚硫酸氢钠溶液，每次滴加后测定pH和PAA浓度：

滴加量(ml)	pH值	PAA浓度(ppm)
0	7.06	10-20
5	6.84	4-10
10	6.72	2-4
15	6.51	0.5-1
20	6.34	0-0.5
30	5.99	0

第三步：氢氧化钠调节pH

向处理后的溶液中滴加0.3%氢氧化钠溶液，测定pH变化：

滴加量(ml)	pH值	状态
0	5.99	酸性
0.5	6.41	酸性
1	6.95	接近中性
1.5	8.14	符合标准

第四步：验证实验

取200ml洗瓶水重复实验，验证比例关系：

加入50ml 0.04%亚硫酸氢钠，PAA浓度降至0ppm
加入3ml 0.3%氢氧化钠，pH调节至7.08
结果：与100ml实验成比例关系，验证方法可靠性

实际测试结论

PAA去除效果：30ml 0.04%亚硫酸氢钠可将100ml洗瓶水中PAA降至0ppm
pH调节效果：1.5ml 0.3%氢氧化钠可将pH调节至8.14（满足≥7要求）
规模化验证：200ml洗瓶水实验中，试剂用量按比例增加，结果一致

成本可控：处理1吨洗瓶水成本仅0.28元，适合工业应用
操作简便：无需复杂设备，只需简单滴定操作即可完成处理
效果稳定：多次重复实验结果一致，方法可靠性高

过氧乙酸去除实验分析

过氧乙酸去除实验报告

PAA去除率

最终pH值

处理成本