本文關(guān)鍵詞：糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃廢水處理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聚四氫呋喃是一種性能優(yōu)異的高分子材料,主要是用于生產(chǎn)新型合成纖維氨綸,廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、化纖業(yè)、化工業(yè)、軍工業(yè)、日化業(yè)、輕工業(yè)、石化業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)療業(yè)、航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)等領(lǐng)域中。不僅如此,在非纖維領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力也很巨大。目前,生產(chǎn)聚四氫呋喃主要有糠醛法和石油法兩種生產(chǎn)工藝。國外聚四氫呋喃生產(chǎn)廠家多數(shù)采用石油法,但石油資源十分有限,不同的是糠醛的生產(chǎn)原料可由豐富的秸稈、玉米芯、甘蔗渣等廢棄農(nóng)作物資源提供。隨著石油資源的減少及價格的提升,必然促進糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃的發(fā)展�？煽啡┓ㄉa(chǎn)聚四氫呋喃的廢水處理問題一直是限制其行業(yè)發(fā)展的最大瓶徑。目前只有美國的Quakbr Oats公司采用糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃,其產(chǎn)量占世界聚四氫呋喃總產(chǎn)量的8%左右,據(jù)報道其廢水處理采用燃燒法。這種方法需要大量的能量和化學試劑,燃燒溫度不宜控制,燃燒產(chǎn)物不徹底,產(chǎn)生二次污染。中國石油前郭石化分公司,建立國內(nèi)首例以糠醛為原料年產(chǎn)2萬噸聚四氫呋喃裝置,試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)實際廢水量比設(shè)計廢水量大,同時產(chǎn)生的廢水熱值較低,而且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生可回收利用的磷資源,不宜進行焚燒處理,產(chǎn)生的廢水暫時儲存在新建的污水罐中。如果廢水處理問題不解決,生產(chǎn)裝置無法長期正常生產(chǎn),對于企業(yè)來說損失非常大�；谏鲜鲈�,本研究提出以中國石油前郭石化分公司聚四氫呋喃生產(chǎn)廢水處理為研究對象,主要研究廢水中磷資源回收技術(shù)、廢水處理技術(shù)、廠區(qū)廢水和生活污水處理的工藝方案。有機溶劑結(jié)晶法回收糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃廢水中的磷資源是一種簡單的、高效的、節(jié)能的方法。本研究創(chuàng)新的利用甲醇和乙醇結(jié)晶法對聚四氫呋喃廢水中的磷資源回收進行研究。結(jié)果表明:聚四氫呋喃廢水在原水p H=6.7時,有機溶劑投加量和廢水的比值為3:2,100 r/min的攪拌速度,攪拌10 s,反應(yīng)時間為2 h,以甲醇作為結(jié)晶劑的磷回收效率是88%,以乙醇作為結(jié)晶劑的磷回收效率是93%,從結(jié)晶效果和兩種有機溶劑的特性兩方面綜合考慮選擇乙醇為最佳結(jié)晶劑;調(diào)節(jié)聚四氫呋喃廢水的p H=9時,以乙醇為結(jié)晶劑,乙醇投加量和廢水的比值為1:1時,100 r/min的攪拌速度,攪拌10 s,反應(yīng)時間為5 min,磷回收效率可達99%;電鏡分析發(fā)現(xiàn)晶體大多為棒狀,能譜圖確定晶體主要含有O、Na、P等元素;XRD和熱重分析結(jié)果表明晶體物質(zhì)含Na2HPO4·2H2O,以磷酸氫二鈉作為產(chǎn)品回收磷是一種新的產(chǎn)品回收形式;離子色譜分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)晶體中除Na+、HPO42-外,還存在K+、Ca2+、F-、Cl-、SO42-等雜質(zhì);利用電荷平衡方法及對工藝過程產(chǎn)物進行分析,確定存在磷酸鹽齊聚物陰離子未被檢出;結(jié)晶后上清液進行乙醇回收實驗,確定乙醇回收周期是2。本研究首次用鐵碳微電解法對糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃廢水進行處理,實驗結(jié)果表明:通過四因素三水平正交實驗,確定影響廢水中COD去除率的因素由大到小的順序依次為:鐵碳比、鐵水比、反應(yīng)時間和p H值,實驗最佳運行參數(shù)為鐵碳比=1:1、鐵水比=1:7、反應(yīng)時間為90 min、p H=3;本研究中鐵碳微電解處理聚四氫呋喃廢水的反應(yīng)過程遵循二級反應(yīng)動力學規(guī)律,運用二級反應(yīng)動力學模型(1)ay bx=+可以較好地反映出微電解法降解廢水中COD的反應(yīng)動力學過程,利用Origin pro軟件進行二級衰減方程擬合,其結(jié)果確定方程為6607.941 0.30tCt=+,相關(guān)系數(shù)R2=0.9806;對比添加不同自由基清除劑,研究聚四氫呋喃廢水處理效果變化的實驗表明,H·自由基對COD的去除起到重要作用。本研究首次用UV-Fenton法對糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃廢水進行處理,結(jié)果表明:正交試驗確定了各反應(yīng)參數(shù)對處理效果的影響,從大到小順序為:p H值、Fe SO4·7H2O、溫度、反應(yīng)時間和H2O2:Fe SO4·7H2O;單因素實驗確定UV-Fenton法處理聚四氫呋喃廢水的最佳運行參數(shù)為PH為1.5、Fe SO4·7H2O投加量1.31 mg、溫度為30℃、反應(yīng)時間為40 min、H2O2:Fe SO4·7H2O=5∶1;針對UV-Fenton法氧化反應(yīng)降解聚四氫呋喃廢水的特性建立了相應(yīng)的動力學模型,反應(yīng)動力學方程可以表示為:1.02321 1.3607 1.0256V=0.0007586′P′F′E;UV-Fenton反應(yīng)降解聚四氫呋喃廢水的反應(yīng)級數(shù)為3.4095;對糠醛、呋喃、四氫呋喃機理研究分析表明:糠醛的醛基處在α位,近醛基的碳氧鍵最易斷裂,呋喃氧化時是在碳氧單鍵處反應(yīng),活性稍弱糠醛的α位,四氫呋喃的反應(yīng)活性最低,反應(yīng)初始在碳氧鍵處氧化斷裂形成丁二醛;氣相色譜檢測證明上述結(jié)論,三種污染物質(zhì)中糠醛活性最高,在廢水中被最先被去除,其次呋喃,最后是四氫呋喃。對試驗研究結(jié)果進行分析,提出結(jié)晶-微電解-生物法處理聚四氫呋喃廢水處理工藝,并對其進行了方案設(shè)計及技術(shù)經(jīng)濟分析。分析結(jié)果表明:相對燃燒法,按每天處理10 t聚四氫呋喃廢水計,本方運行費用可降低70%以上。
【關(guān)鍵詞】：聚四氫呋喃廢水 磷回收 鐵碳微電解 光芬頓
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X783
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 聚四氫呋喃生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀14-15
• 1.3 聚四氫呋喃廢水特點及危害15-17
• 1.3.1 有機物的特點及危害15-16
• 1.3.2 磷的特點及危害16-17
• 1.4 聚四氫呋喃廢水處理現(xiàn)狀17-24
• 1.4.1 廢水處理現(xiàn)狀17-22
• 1.4.2 廢水中磷資源回收現(xiàn)狀22-24
• 1.5 論文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點24-27
• 1.5.1 研究內(nèi)容24-25
• 1.5.2 創(chuàng)新點25-27
• 第2章 聚四氫呋喃廢水磷資源回收試驗研究27-43
• 2.1 引言27-28
• 2.2 聚四氫呋喃廢水中磷資源回收的原理和試驗部分28-32
• 2.2.1 結(jié)晶原理28-29
• 2.2.2 試驗材料29
• 2.2.3 實驗方法29-31
• 2.2.4 實驗方案31-32
• 2.3 結(jié)晶時間對磷回收的影響32-33
• 2.4 有機溶劑投加量對磷回收的影響33-34
• 2.5 PH值對磷回收的影響34
• 2.6 有機溶劑的選擇34-35
• 2.7 磷回收最佳參數(shù)的選擇35-36
• 2.8 晶體分析36-40
• 2.8.1 電鏡分析和能譜分析36
• 2.8.2 XRD分析36-37
• 2.8.3 熱重分析37-38
• 2.8.4 離子色譜實驗結(jié)果分析38-39
• 2.8.5 晶體中各種離子成份及含量分析39-40
• 2.9 乙醇回收40-41
• 2.10 本章小結(jié)41-43
• 第3章 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水的試驗研究43-59
• 3.1 引言43
• 3.2 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水的原理和試驗部分43-47
• 3.2.1 鐵碳微電解機理43-45
• 3.2.2 試驗材料45
• 3.2.3 實驗方法45-46
• 3.2.4 實驗方案46-47
• 3.3 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水試驗的分析與討論47-51
• 3.3.1 正交實驗的分析與討論47-48
• 3.3.2 單因素實驗 鐵碳比對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響48
• 3.3.3 單因素實驗 鐵水比對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響48-49
• 3.3.4 單因素實驗 反應(yīng)時間對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響49-50
• 3.3.5 單因素實驗 pH值對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響50-51
• 3.3.6 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水可生化性51
• 3.4 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水動力學研究51-56
• 3.4.1 反應(yīng)級數(shù)的確定51-55
• 3.4.2 動力學模型的確定55
• 3.4.3 一元非線性回歸分析55-56
• 3.5 鐵碳微電解法處理聚四氫呋喃廢水機理研究56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第4章 UV-FENTON法處理聚四氫呋喃廢水的實驗研究59-81
• 4.1 引言59
• 4.2 UV FENTON法處理聚四氫呋喃廢水的原理和試驗部分59-64
• 4.2.1 反應(yīng)機理59-61
• 4.2.2 試驗材料61-62
• 4.2.3 實驗方法62-63
• 4.2.4 實驗方案63-64
• 4.3 UV FENTON法處理聚四氫呋喃廢水試驗的分析與討論64-69
• 4.3.1 正交實驗的分析與討論64-65
• 4.3.2 單因素  pH對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響65
• 4.3.3 單因素  鐵的投加量對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響65-66
• 4.3.4 單因素  溫度對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響66-67
• 4.3.5 單因素  反應(yīng)時間對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響67-68
• 4.3.6 單因素  H2O2:Fe對聚四氫呋喃廢水COD去除率的影響68-69
• 4.3.7 UV Fenton法處理聚四氫呋喃廢水可生化性69
• 4.4 UV-FENTON法處理聚四氫呋喃廢水表觀動力學研究69-77
• 4.4.1原理69-70
• 4.4.2 不同初始COD濃度體系反應(yīng)分析結(jié)果與討論70-72
• 4.4.3 不同初始亞鐵離子濃度體系反應(yīng)分析結(jié)果與討論72-75
• 4.4.4 不同初始過氧化氫濃度體系反應(yīng)分析結(jié)果與討論75-76
• 4.4.5 表觀動力學方程計算76-77
• 4.5 UV FENTON法處理聚四氫呋喃廢水機理研究77-80
• 4.5.1 糠醛的降解機理77-78
• 4.5.2 呋喃的降解機理78
• 4.5.3 四氫呋喃的降解機理78-79
• 4.5.4 聚四氫呋喃的降解機理79-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 第5章 聚四氫呋喃廢水處理工藝研究81-91
• 5.1 比較鐵碳微電解法和UV FENTON法實驗結(jié)果81
• 5.1.1 原料方面81
• 5.1.2 從聚四氫呋喃廢水COD去除率方面81
• 5.1.3 耗酸量方面81
• 5.2 污水處理工程方案設(shè)計81-85
• 5.2.1 工藝流程81-82
• 5.2.2 工藝系統(tǒng)單元設(shè)計82-85
• 5.3工程主要技術(shù)經(jīng)濟指標85-89
• 5.3.1 各單元理論處理效率85
• 5.3.2 主要技術(shù)經(jīng)濟指標85-89
• 5.3.3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標分析89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 第6章 結(jié)論與建議91-93
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 建議92-93
• 參考文獻93-103
• 致謝103-104
• 在學期間公開發(fā)表的論文104

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 牛龍飛;;聚四氫呋喃生產(chǎn)技術(shù)概述[A];低碳經(jīng)濟促進石化產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展——第九屆寧夏青年科學家論壇石化專題論壇論文集[C];2013年

  本文關(guān)鍵詞：糠醛法生產(chǎn)聚四氫呋喃廢水處理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：345515