發(fā)布時間：2020-06-21 14:46

【摘要】：傳統(tǒng)的生物處理技術對水中的生物難降解有機物去除效率較低時,高級氧化技術處理此類污染物可發(fā)揮反應速度快、處理完全、二次污染小、適用范圍廣等優(yōu)點,可成為生物難降解有機廢水治理的有效方法之一。在高級氧化技術中,Fenton技術相對穩(wěn)定、簡單、具有應用優(yōu)勢,得到了廣泛關注。目前其去除特定難降解有機物的過程與機理有待具體深入研究,同時也存在實驗室單底物模擬條件與實際水體復雜體系條件相差較大等問題,得到的結果在實際工程應用時應研究其他組分的影響。 研究以Fenton與電Fenton方法降解單底物模擬廢水作為比較基礎,考察了單底物和雙底物條件下Fenton與電Fenton降解水中有機污染物的動力學行為,并對多底物條件下Fenton技術降解水中有機物的機理進行了探討。主要開展如下研究： (1)分別采用甲基橙和剛果紅偶氮染料作為模型化合物,考察Fenton技術降解水相中模型化合物的動力學特征。結果表明Fenton技術降解模型化合物的反應過程可以用底物濃度準一級動力學來表征,在30℃-60℃范圍內(nèi)溫度對Fenton技術降解目標化合物的影響不明顯,說明該過程具有較寬的溫度適應范圍。通過溶液浸漬法制備出以活性炭為基礎的非均相Fenton催化劑,在pH為2.0～5.0范圍內(nèi)均具有較高活性,反應30min降解脫色0.028mmol/L甲基橙溶液脫色率均可達90%以上,反應過程中Fe2+離子濃度穩(wěn)定在1.5mmol/L以上。 (2)通過溶液浸漬法可以將金屬Ag單質(zhì)負載于金屬加工廢料鐵刨花上,制備出雙金屬陰極電極。實驗條件下,Fe基負載金屬Ag作為陰極,反應60min后H202生成量比石墨板陰極生成量增加了46.9%,體相中Fe2+濃度分別比石墨板陰極增加了10.6倍,說明通過電極的改性可以改善電Fenton反應的效率。開發(fā)設計出內(nèi)循環(huán)塔式陰極電Fenton反應器(ICBR),相對于普通方形電解槽反應器降解脫色甲基橙溶液具有很好的效果,相同條件下,其一級動力學反應常數(shù)為方形電解槽反應器的5.39倍,鐵刨花作為陰極用于內(nèi)循環(huán)塔式陰極電Fenton反應器具有較好的經(jīng)濟性和實用性。 (3)分別采用亞甲基藍-苯酚和甲基橙-十二烷基硫酸鈉(SDS)兩類雙化合物體系作為多底物模擬環(huán)境水相,并對其進行Fenton、電Fenton技術氧化降解實驗。結果表明苯酚對亞甲基藍溶液脫色的抑制效果影響明顯,推測苯酚與亞甲基藍的Fenton反應為并行競爭反應,苯酚占有優(yōu)勢,亞甲基藍的毓基因為空間位阻的存在,加之苯環(huán)結構影響電子云變形,相對于苯酚不容易被氧化。在甲基橙-SDS體系中,當SDS小于臨界膠束濃度時,甲基橙降解反應速率常數(shù)隨SDS濃度的增加而下降,推測SDS與甲基橙在水溶液中發(fā)生水合反應,SDS阻礙甲基橙被直接進攻氧化。實驗結果表明雙底物條件下,目標化合物的降解會受到第二種模型化合物的影響,且影響行為與兩種化合物的分子結構及親電競爭能力有關。 (4)考察了Fenton技術與電Fenton技術降解實際糠醛工業(yè)廢水的效果,在10L反應器中的實驗結果表明Fenton技術由于反應條件溫和,pH值變化較小,降解效率高,FeSO4、H202和COD的初始質(zhì)量比為2：1：10時,反應1小時COD從13000mg/L降為1900mg/L,可以作為糠醛廢水的預處理手段。采用Fenton-混凝-PACT組合工藝處理糠醛廢水,效果穩(wěn)定,基本達到污水綜合排放標準(GB8978-1996)中規(guī)定的二級排放標準,藥劑費用4.96元/噸糠醛廢水,投資費用較低,具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。 本研究成果豐富了Fenton高級氧化技術理論,并為Fenton技術在工業(yè)廢水處理應用中的過程控制提供了科學研究參考。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【參考文獻】

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1 李子龍;馬雙楓;王棟;王成彥;魏明巖;;活性炭吸附水中金屬離子和有機物吸附模式和機理的研究[J];環(huán)境科學與管理;2009年10期

2 劉承帥;高原雪;李芳柏;雷靜;張干;匡耀求;;鐵氧化物/草酸/UVA體系中2-硫醇基苯駢噻唑的光化學降解[J];催化學報;2006年02期

3 鐘知敏，謝瓔，盧翠萍，江逢霖;氧在銀表面吸附的非絕熱近似動態(tài)學計算[J];復旦學報(自然科學版);1996年03期

4 吳高明;楊志新;袁松虎;陸曉華;;碳基復合電極制備和電Fenton降解4-氯酚研究[J];環(huán)境科學與技術;2006年06期

5 陳芳艷;唐玉斌;鐘宇;倪建玲;;微波誘導Fenton試劑氧化降解水中對硝基氯苯[J];環(huán)境科學與技術;2008年09期

6 劉劍玉;汪曉軍;;Fenton化學氧化法深度處理精細化工廢水[J];環(huán)境科學與技術;2009年05期

7 吳偉;吳程程;趙雅萍;;非均相Fenton技術降解有機污染物的研究進展[J];環(huán)境科學與技術;2010年06期

8 張鈺;鄭蒙;鄧安平;顧彥;黃應平;鄧克儉;張愛清;;α-FeOOH類Fenton可見光光催化降解有毒有機污染物[J];環(huán)境科學與技術;2011年10期

9 胡克宇;朱魯華;李坤林;;陰極電Fenton法脫色酸性紅B廢水研究[J];能源與環(huán)境;2007年01期

10 王愛民,曲久輝,史紅星,茹加,劉會娟,雷鵬舉;活性碳纖維陰極電芬頓反應降解微囊藻毒素研究[J];高等學�；瘜W學報;2005年09期

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1 周紅藝;鈀/鐵雙金屬體系對氯代芳烴的催化脫氯研究[D];浙江大學;2003年

2 李春娟;芬頓法和類芬頓法對水中污染物的去除研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

本文編號：2724216