【摘要】：以重鉻酸鉀法測(cè)定高級(jí)氧化法,如芬頓法、臭氧+過(guò)氧化氫法深度處理后的出水COD時(shí),水樣中殘留的H_2O_2可與重鉻酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng),使COD測(cè)定的結(jié)果偏高或混淆滴定終點(diǎn)。本文是在課題組前期超聲處理實(shí)際印染廢水二級(jí)處理出水的可行性研究成果的基礎(chǔ)上,以COD的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀配制模擬水樣,采用碳酸鈉或碳酸氫鈉作為催化劑,超聲作用作為測(cè)定COD去除H_2O_2干擾的預(yù)處理方法,研究其去除效果以及作用機(jī)理。本文考察了H_2O_2對(duì)COD測(cè)定產(chǎn)生的影響,結(jié)果低濃度的H_2O_2與COD之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,擬合直線的斜率為14.8 mg COD/mmol H_2O_2,COD當(dāng)量值與H_2O_2濃度的比率為0.435。驗(yàn)證了H_2O_2殘留對(duì)COD測(cè)定的影響。而由于H_2O_2與重鉻酸鉀發(fā)生系列復(fù)雜反應(yīng),在小于3mM時(shí),其線性較差,并且反應(yīng)歷程與水樣中的基質(zhì)有關(guān)。因此,采用經(jīng)驗(yàn)公式法扣除水樣中的H_2O_2對(duì)COD的貢獻(xiàn)值導(dǎo)致誤差較大。在測(cè)定COD前采用預(yù)處理的方式去除H_2O_2更有效準(zhǔn)確。采用39KHz、150W的低頻、低功率超聲波協(xié)同碳酸鈉分解模擬水樣中殘留的H_2O_2,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)120min后,單獨(dú)超聲或者單獨(dú)碳酸鈉作用下,H_2O_2的去除率分別為38%和4%,而在超聲與碳酸鈉的協(xié)同作用下,反應(yīng)80min后,H_2O_2的去除率就達(dá)到了98%。通過(guò)COD、TOC和高效液相色譜分析發(fā)現(xiàn),整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,鄰苯二甲酸氫鉀濃度沒(méi)有發(fā)生變化,驗(yàn)證了本課題選擇鄰苯二甲酸氫鉀配制模擬水樣,進(jìn)行COD測(cè)定預(yù)處理方法反應(yīng)機(jī)理研究的可行性。通過(guò)恒溫水浴、超聲控溫的試驗(yàn),分析了超聲作用中的“熱效應(yīng)”和“空化效應(yīng)”對(duì)H_2O_2分解的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明,“熱效應(yīng)”起到主要作用。在反應(yīng)60min時(shí),即反應(yīng)溫度達(dá)到穩(wěn)定的情況下,超聲“熱效應(yīng)”對(duì)H_2O_2分解的貢獻(xiàn)率為85%,“空化效應(yīng)”的貢獻(xiàn)率為15%。分別選擇碳酸鈉、碳酸氫鈉、過(guò)硫酸鈉、硫酸鈉作為催化劑,考察了在超聲作用下的H_2O_2去除率。結(jié)果表明,反應(yīng)120min后,碳酸鈉、碳酸氫鈉、過(guò)硫酸鈉能有效去除H_2O_2,而硫酸鈉無(wú)催化作用。過(guò)硫酸鈉雖然能得到類似于碳酸鈉的H_2O_2高效去除效果,但過(guò)硫酸鈉與COD測(cè)定的重鉻酸鉀反應(yīng),導(dǎo)致初始COD偏高,并在反應(yīng)過(guò)程中由于硫酸根自由基的強(qiáng)氧化性,將有機(jī)物鄰苯二甲酸氫鉀分解,使反應(yīng)結(jié)束后的模擬水樣COD偏低。碳酸氫鈉類似于碳酸鈉,能與H_2O_2和羥基自由基反應(yīng)生成碳酸氫根離子和碳酸根自由基,參與H_2O_2的分解反應(yīng),但H_2O_2的分解效果不如碳酸鈉。考察不同碳酸鈉投加量后發(fā)現(xiàn),隨著投加量從1g/L增加到5g/L,H_2O_2的分解效果也隨著增加,且反應(yīng)60min后達(dá)到近98%的去除效率。但投加量超過(guò)5g/L后,60min前的分解過(guò)程中,相較于5g/L,分解速率沒(méi)有明顯提升,60min后的去除率也為98%左右,說(shuō)明高于5g/L的碳酸鈉對(duì)于5mM H_2O_2分解為過(guò)量反應(yīng)。通過(guò)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬得到碳酸鈉的投加量存在一個(gè)飽和點(diǎn),在本試驗(yàn)的超聲和初始H_2O_2濃度的條件下,碳酸鈉的投加量飽和點(diǎn)為5.4g/L�？疾觳煌瑵舛忍妓釟溻c投加量后發(fā)現(xiàn),隨著投加量從1g/L增加到20g/L,H_2O_2的分解效果都隨之逐漸增加,在20g/L的條件下,60min后達(dá)到96%的去除率。相較于碳酸根,碳酸氫根參與的H_2O_2分解催化反應(yīng)過(guò)程中,無(wú)過(guò)氧碳酸根離子產(chǎn)生,從而減弱其催化效果。綜上所述,本文通過(guò)超聲作用中的“熱效應(yīng)”、“空化效應(yīng)”分析、碳酸鈉和碳酸氫鈉作為催化劑的反應(yīng)歷程分析,明確了超聲+碳酸鈉分解水樣中殘留的H_2O_2的反應(yīng)機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1-1 空化氣泡Fig.1-1 Diagrammatic sketch of影響超聲波空化作用的因素主要溶（1）溶液的性質(zhì)：由于溶液中的溶劑能對(duì)空化崩塌產(chǎn)生巨大影響，聲化學(xué)變過(guò)程帶來(lái)新的、顯著的變化[30]。在這些非常規(guī)的價(jià)值。它具有粘度，蒸汽壓力和階段相關(guān)：壓力增加，擴(kuò)散和氣泡生長(zhǎng)[壓力可以作為將聲納化學(xué)分成初級(jí)和次有助于氣泡達(dá)到合適的尺寸并穩(wěn)定，即使強(qiáng)度降低。當(dāng)使用高蒸汽壓、低粘度和低成；但是，使用具有相反性質(zhì)（即低蒸利于空化強(qiáng)度[32]。為了形成氣泡，必須度的溶劑，通常有較高的空化閾值，但

所示，H2O2含量在0-6

圖 2-1 鈦鹽光度法測(cè)定 H2O2標(biāo)準(zhǔn)曲線-1 Determination of hydrogen peroxide standard curve by titanium salt photo3）TOC 的測(cè)定OC: 燃燒氧化-非分散紅外吸收法�？傆袡C(jī)碳（TOC）是通過(guò)專門的分析儀來(lái)測(cè)定。TOC 分析儀，是將水溶液中的總有機(jī)碳氧化為二氧定其含量。利用二氧化碳與總有機(jī)碳之間碳含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而有機(jī)碳進(jìn)行定量測(cè)定。儀器按工作原理的不同可以分為電導(dǎo)法、氣燒氧化-非分散紅外吸收法等。其中燃燒氧化-非分散紅外吸收法只轉(zhuǎn)化，就可以直接得到試驗(yàn)結(jié)果，而且此方法的靈敏度較高、重現(xiàn)單。燒氧化-非分散紅外吸收法按照其測(cè)定原理的不同又可分為差減法。本試驗(yàn)測(cè)定使用直接法來(lái)測(cè)定水樣的 TOC 值，將待測(cè)水樣先經(jīng)使水樣中的各種無(wú)機(jī)碳酸鹽通過(guò)分解成二氧化碳而去除掉，然后將燃燒管，就可直接得到總有機(jī)碳值。但是，此方法在酸化過(guò)程中有

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本文編號(hào)：2766142