本文關(guān)鍵詞：非均相UV-Fenton處理氯酚廢水的研究

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【摘要】：氯酚類污染物(CPs)是一類典型的難降解有機(jī)污染物,具有較強(qiáng)的殺菌活性、生物毒性及“三致”效應(yīng),且可通過食物鏈在生物體內(nèi)累積,嚴(yán)重威脅著人類健康和生態(tài)環(huán)境。針對(duì)CPs造成的一系列問題,許多國家已將其列入優(yōu)先控制污染物名單,由于CPs有較強(qiáng)的生物毒性和抗降解的穩(wěn)定性,單純采用物化、生化技術(shù)往往無法高效、徹底降解。進(jìn)年來,高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)因具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)速率快、選擇性小、適用范圍廣、很少有二次污染等優(yōu)點(diǎn),成為處理難降解有機(jī)廢水的研究重點(diǎn),而其中以光催化與Fenton技術(shù)的研究最為廣泛。本論文采用光催化與Fenton技術(shù)結(jié)合的方式(非均相UV-Fenton技術(shù))對(duì)含氯酚廢水進(jìn)行處理研究,以期為該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本論文采用吸附相反應(yīng)技術(shù)制備了納米復(fù)合非均相催化劑,考察了制備過程各影響因素對(duì)催化劑形態(tài)及性能方面的影響,并對(duì)制備的催化劑進(jìn)行了分析表征。制備出的納米Fe-Cu復(fù)合非均相催化劑中鐵的形態(tài)為α-Fe2O3和γ-Fe203的混合物,銅的形態(tài)為CuO；催化劑的粒徑在10nm以內(nèi),且均勻性、分散性、穩(wěn)定性好,具有良好的光敏性和催化活性；催化劑中Si, Fe, Cu的分子量比例約為80.4：12：7.6。論文以2,4-DCP為模擬物研究了初始pH值、H2O2投加量、催化劑投加量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、2,4-DCP初始濃度、催化劑穩(wěn)定性等因素對(duì)非均相UV-Fento n降解2,4-DCP的影響。結(jié)果表明制備的非均相催化劑催化性能良好,可顯著拓展適用pH值范圍,并具有較好的穩(wěn)定性,多次重復(fù)使用仍可保持較好的催化效果。H202作為反應(yīng)的氧化劑,適當(dāng)增加其投加量會(huì)提高系統(tǒng)的去除率,但其同時(shí)也是.OH的清除劑,過量投加不僅消耗產(chǎn)生的-OH,也使自身無效分解,降低了的利用率,導(dǎo)致氧化效果不升反降。溫度對(duì)非均相UV-Fenton影響較小,但溫度過高會(huì)導(dǎo)致H202無效分解。論文對(duì)非均相UV-Fenton技術(shù)處理含氯酚類物質(zhì)的造紙中段廢水進(jìn)行了研究,并與均相Fenton技術(shù)處理該廢水進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明非均相UV-Fenton與均相Fenton技術(shù)都可對(duì)該廢水中難降解有機(jī)物污染物進(jìn)行有效處理,H202投加量在0.5Qth時(shí)出水可達(dá)到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2008)要求。與均相催化相比,非均相催化可顯著拓展適用pH值范圍,同時(shí)大大減少鐵泥的產(chǎn)生量。對(duì)廢水中的有機(jī)污染物分別按照有機(jī)物特性和分子量進(jìn)行分類,對(duì)比研究了兩種工藝對(duì)各類有機(jī)物去除效果,結(jié)果表明,均相Fenton因具有混凝作用,對(duì)廢水中疏水酸及分子量大于10K的有機(jī)物處理效果優(yōu)于其他類,而非均相JV-Fenton對(duì)各類有機(jī)物去除較平均；兩種工藝對(duì)UV254去除率都較CODCr高,說明兩種工藝都優(yōu)先氧化在紫外光254nm處有吸收的物質(zhì)；研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)廢水處理過程中存在疏水物質(zhì)經(jīng)降解向親水物質(zhì)轉(zhuǎn)化、大分子量經(jīng)降解向小分子量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。本論文研究了不同反應(yīng)體系對(duì)模擬廢水中2,4-DCP和CODcr的去除效果,得出紫外與非均相芬頓聯(lián)合后去除率遠(yuǎn)大于二者的簡(jiǎn)單加和,可見兩者之間存在協(xié)同降解作用。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程-OH的生成量始終保持在較高水平,生成速率遵循零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(K.oH=0.059)；通過對(duì)反應(yīng)過程pH值的監(jiān)測(cè)驗(yàn)證了反應(yīng)過程中間產(chǎn)物有機(jī)酸的生成。對(duì)反應(yīng)過程氯離子、中間產(chǎn)物GC-MS及HPLC分析推測(cè)出2,4-DCP在非均相UV-Fenton下降解的途徑和歷程。根據(jù)自由基理論對(duì)非均相UV-Fenton降解2,4-DCP過程表觀動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,建立了H202消耗及2,4-DCP降解的動(dòng)力學(xué)模型,并由曲線擬合解得相應(yīng)參數(shù)進(jìn)而得出動(dòng)力學(xué)模型,最后通過將實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與動(dòng)力學(xué)模型曲線對(duì)比來驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型的適用性。動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)是以自由基機(jī)理為基礎(chǔ)的,模型曲線吻合度較好也進(jìn)一步說明了自由基理論符合非均相UV-Fenton反應(yīng)機(jī)理。得出的H2O2消耗和2,4-DCP降解的動(dòng)力學(xué)模型方程,分別為：
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：1176399