【摘要】：傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)對水中的生物難降解有機(jī)物去除效率較低時,高級氧化技術(shù)處理此類污染物可發(fā)揮反應(yīng)速度快、處理完全、二次污染小、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可成為生物難降解有機(jī)廢水治理的有效方法之一。在高級氧化技術(shù)中,Fenton技術(shù)相對穩(wěn)定、簡單、具有應(yīng)用優(yōu)勢,得到了廣泛關(guān)注。目前其去除特定難降解有機(jī)物的過程與機(jī)理有待具體深入研究,同時也存在實(shí)驗室單底物模擬條件與實(shí)際水體復(fù)雜體系條件相差較大等問題,得到的結(jié)果在實(shí)際工程應(yīng)用時應(yīng)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(chǔ),考察了單底物和雙底物條件下Fenton與電Fenton降解水中有機(jī)污染物的動力學(xué)行為,并對多底物條件下Fenton技術(shù)降解水中有機(jī)物的機(jī)理進(jìn)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(shù)降解水相中模型化合物的動力學(xué)特征。結(jié)果表明Fenton技術(shù)降解模型化合物的反應(yīng)過程可以用底物濃度準(zhǔn)一級動力學(xué)來表征,在30℃-60℃范圍內(nèi)溫度對Fenton技術(shù)降解目標(biāo)化合物的影響不明顯,說明該過程具有較寬的溫度適應(yīng)范圍。通過溶液浸漬法制備出以活性炭為基礎(chǔ)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(yīng)30min降解脫色0.028mmol/L甲基橙溶液脫色率均可達(dá)90%以上,反應(yīng)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(fù)載于金屬加工廢料鐵刨花上,制備出雙金屬陰極電極。實(shí)驗條件下,Fe基負(fù)載金屬Ag作為陰極,反應(yīng)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(yīng)的效率。開發(fā)設(shè)計出內(nèi)循環(huán)塔式陰極電Fenton反應(yīng)器(ICBR),相對于普通方形電解槽反應(yīng)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(xué)反應(yīng)常數(shù)為方形電解槽反應(yīng)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(yīng)器具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。 (3)分別采用亞甲基藍(lán)-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(jìn)行Fenton、電Fenton技術(shù)氧化降解實(shí)驗。結(jié)果表明苯酚對亞甲基藍(lán)溶液脫色的抑制效果影響明顯,推測苯酚與亞甲基藍(lán)的Fenton反應(yīng)為并行競爭反應(yīng),苯酚占有優(yōu)勢,亞甲基藍(lán)的毓基因為空間位阻的存在,加之苯環(huán)結(jié)構(gòu)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(dāng)SDS小于臨界膠束濃度時,甲基橙降解反應(yīng)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(yīng),SDS阻礙甲基橙被直接進(jìn)攻氧化。實(shí)驗結(jié)果表明雙底物條件下,目標(biāo)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(jié)構(gòu)及親電競爭能力有關(guān)。 (4)考察了Fenton技術(shù)與電Fenton技術(shù)降解實(shí)際糠醛工業(yè)廢水的效果,在10L反應(yīng)器中的實(shí)驗結(jié)果表明Fenton技術(shù)由于反應(yīng)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(yīng)1小時COD從13000mg/L降為1900mg/L,可以作為糠醛廢水的預(yù)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(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中規(guī)定的二級排放標(biāo)準(zhǔn),藥劑費(fèi)用4.96元/噸糠醛廢水,投資費(fèi)用較低,具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。 本研究成果豐富了Fenton高級氧化技術(shù)理論,并為Fenton技術(shù)在工業(yè)廢水處理應(yīng)用中的過程控制提供了科學(xué)研究參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2724216