本文關(guān)鍵詞：臭氧催化氧化深度處理制藥園區(qū)尾水技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 制藥廢水 臭氧氧化 γ-Al_2O_3 2 4-二甲基苯酚(DMP)

【摘要】：制藥園區(qū)廢水污染物組分復(fù)雜、有毒有害物含量高、處理難度大,經(jīng)廢水處理廠生化處理后的尾水仍含有較高濃度的污染物,給后續(xù)污水處理廠的穩(wěn)定運行造成嚴(yán)重影響,有毒有害污染物進(jìn)入水體后也會給水環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。本研究針對東北某制藥工業(yè)園區(qū)制藥廢水生化處理尾水開展深度處理試驗研究。通過水質(zhì)分析明確制藥園區(qū)尾水水質(zhì)特征及處理面臨的主要問題。針對這些問題,以制藥園區(qū)尾水及其特征污染物為處理對象,開展了物化分離工藝(混凝-沉淀、吸附)與高級氧化工藝(臭氧氧化、臭氧催化氧化)深度處理的試驗研究。從中優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)、可行、高效的非均相臭氧催化氧化技術(shù),進(jìn)一步開展臭氧催化氧化深度處理制藥園區(qū)尾水及其特征污染物的試驗研究。催化劑是多相催化臭氧氧化技術(shù)的關(guān)鍵因素,對錳、鎳、鈰、鋁、銅金屬氧化物,MCM-41、LTA分子篩,活性炭,錳砂石,天然沸石,陶瓷顆粒及人工合成的Mn/MCM-41、Ni/AC等催化劑進(jìn)行比選。從對制藥園區(qū)生化處理尾水礦化效率及對特征污染物2,4-二甲基苯酚降解效率兩方面考察催化劑的催化效能,發(fā)現(xiàn)γ-Al2O3和Mn/MCM-41具有較好的催化性能。綜合比較,最終選用高效、價廉、制備方便的γ-Al2O3為催化劑,重點考察γ-Al2O3催化臭氧氧化對制藥園區(qū)尾水及其特征污染物的處理效能及機(jī)理。以制藥廢水中常見的2.4-二甲基苯酚(DMP)為特征污染物,首先考察了多相催化臭氧氧化技術(shù)對水中DMP的降解效能,分析了主要降解中間產(chǎn)物及污染物降解機(jī)理。結(jié)果表明,γ-Al2O3沸石能夠顯著提高臭氧氧化效率,提高污染物的礦化去除效果,降解反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程；批次試驗表明,初始溶液pH是影響臭氧催化氧化去除DMP的主要因素之一,在溶液pH值為9.0左右時可以獲得較高的去除效率,且反應(yīng)速率常數(shù)與pH值正相關(guān)；初始反應(yīng)物濃度、臭氧濃度均會對污染物氧化降解速率有影響；水中常見無機(jī)離子Cl-、HCO3對臭氧高級氧化過程具有一定的抑制作用；t-BuOH對γ-Al2O3/O3的氧化效率具有明顯的抑制作用,說明該反應(yīng)體系遵循自由基反應(yīng)機(jī)理；DMP降解中間產(chǎn)物主要為芳香族衍生物、酯類和小分子酸等,最終被氧化降解為C02和H2O。在體系中加入催化劑一方面會通過額外產(chǎn)生羥基自由基的方式提高DMP的去除效率,另一方面會促進(jìn)難臭氧氧化中間產(chǎn)物的完全礦化。以制藥園區(qū)實際尾水為研究對象,開展了γ-Al2O3催化臭氧氧化處理試驗研究,通過優(yōu)化臭氧投加量、pH值對反應(yīng)條件進(jìn)行初步探索；分析了γ-Al2O3催化臭氧氧化反應(yīng)前后廢水中熒光光譜、污染物組分、毒性及可生化性變化。結(jié)果表明,隨臭氧投加量的增加污染物去除效率增加。在臭氧投加量為2.0 g/L時可以去除15 mg/L的DOC,而繼續(xù)增大臭氧投加量去除效果提升不大；偏堿性條件下,污染物降解效率和廢水礦化效率較高,在初始pH值為12.0時,反應(yīng)2.0 h對DOC的去除率可達(dá)52%；通過對水中熒光類物質(zhì)變化的圖譜分析,可以看出單純03與γ-Al2O3/O3氧化技術(shù)均可以迅速去除水中熒光類物質(zhì)。單獨臭氧作用更為明顯,說明臭氧對熒光類物質(zhì)具有選擇氧化性,而加入催化劑后,部分臭氧被迅速分解為非選擇性的強(qiáng)氧化自由基,從而降低了熒光類物質(zhì)的去除效率；通過可生化性、毒性、成分分析,表明γ-Al2O3/O3氧化可提高制藥園區(qū)尾水可生化性、降低毒性,從而提高對污染物的削減能力。γ-Al2O3/O3催化氧化技術(shù)可有效降解制藥園區(qū)尾水中有毒有害污染物,提高廢水可生化性,顯著降低廢水毒性。同單獨臭氧氧化技術(shù)相比,γ-Al2O3/O3催化氧化技術(shù)可提升臭氧利用效率,降低了廢水處理成本,研究成果為制藥園區(qū)尾水深度處理和工藝提標(biāo)改造提供了技術(shù)支持,具有較好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：制藥廢水 臭氧氧化 γ-Al_2O_3 2 4-二甲基苯酚(DMP)
【學(xué)位授予單位】：中國環(huán)境科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X787
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 縮略詞表12-13
• 第一章 緒論13-35
• 1.1 研究背景與意義13-19
• 1.1.1 制藥廢水污染現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 制藥廢水的危害14-16
• 1.1.3 制藥廢水水質(zhì)特點16
• 1.1.4 制藥廢水處理技術(shù)及流程16-18
• 1.1.5 制藥園區(qū)廢水處理流程及生化尾水水質(zhì)特點18-19
• 1.2 制藥廢水深度處理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-32
• 1.2.1 混凝沉淀法19
• 1.2.2 吸附法19-20
• 1.2.3 膜分離法20
• 1.2.4 高級氧化法20-32
• 1.3 研究目的、內(nèi)容與技術(shù)路線32-35
• 1.3.1 研究目的32
• 1.3.2 研究內(nèi)容32-33
• 1.3.3 技術(shù)路線33-35
• 第二章 試驗材料與方法35-43
• 2.1 試驗儀器與材料35-37
• 2.1.1 試驗裝置35
• 2.1.2 試驗儀器35-36
• 2.1.3 藥劑36-37
• 2.2 分析測試方法37-40
• 2.2.1 常規(guī)測定項目及分析方法37-38
• 2.2.2 三維熒光光譜分析方法38-39
• 2.2.3 高效液相色譜39
• 2.2.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用39-40
• 2.3 催化劑的制備與表征40-43
• 2.3.1 催化劑制備40-41
• 2.3.2 催化劑表征41-43
• 第三章 制藥園區(qū)尾水處理技術(shù)比選43-65
• 3.1 制藥園區(qū)生化尾水水質(zhì)特征及污染物分析43-47
• 3.1.1 廢水常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)分析43-44
• 3.1.2 廢水有機(jī)物GC-MS分析結(jié)果44-46
• 3.1.3 制藥園區(qū)生化尾水特征污染物選取46-47
• 3.2 混凝試驗47-49
• 3.3 吸附試驗49-52
• 3.4 臭氧氧化試驗52-56
• 3.4.1 臭氧氧化降解2.4-二甲基苯酚試驗52-53
• 3.4.2 臭氧氧化處理實際制藥園區(qū)尾水53-56
• 3.5 臭氧催化氧化試驗56-64
• 3.5.1 過渡金屬氧化物的催化性能比較57-59
• 3.5.2 Mn/MCM-41催化氧化試驗59-61
• 3.5.3 Ni/AC催化氧化試驗61-63
• 3.5.4 催化劑催化性能比較63-64
• 3.6 本章小結(jié)64-65
• 第四章 γ-Al_2O_3催化臭氧氧化降解水中DMP研究65-81
• 4.1 γ-Al_2O_3催化劑的催化效能及動力學(xué)分析65-70
• 4.1.1 催化劑表征65-66
• 4.1.2 催化效能66-67
• 4.1.3 動力學(xué)分析67-70
• 4.2 初始pH的影響70-71
• 4.3 初始污染物濃度的影響71-72
• 4.4 催化劑投加量的影響72-73
• 4.5 臭氧濃度的影響73
• 4.6 自由基抑制劑對反應(yīng)的影響73-76
• 4.7 降解機(jī)理初步探索76-80
• 4.7.1 中間產(chǎn)物分析76-79
• 4.7.2 中間產(chǎn)物變化趨勢79-80
• 4.8 本章小結(jié)80-81
• 第五章 γ-Al_2O_3催化臭氧氧化處理實際制藥廢水研究81-91
• 5.1 催化氧化反應(yīng)條件初步研究81-83
• 5.2 pH對處理效果的影響83-84
• 5.3 熒光類物質(zhì)變化規(guī)律84-86
• 5.4 可生化性、毒性變化86-87
• 5.5 污染物降解規(guī)律87-90
• 5.6 本章小結(jié)90-91
• 第六章 結(jié)論與建議91-95
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 創(chuàng)新點92-93
• 6.3 建議93-95
• 參考文獻(xiàn)95-102
• 作者簡介及科研成果102-103
• 致謝103

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本文編號：868487