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甲基橙染料废水的自由基/臭氧氧化降解

作　者: 樊迪
导　师: 储金宇
学　校: 江苏大学
专　业: 环境工程
关键词: 甲基橙染料自由基臭氧中间产物染料废水
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纺织印染工业废水排放量在全国工业废水排放总量中所占比重正逐年提高。2007年全国第一次污染源产排污系数调查结果显示,印染废水年排放总量会达到23-30亿吨。偶氮染料占所有纺织生产染料的大部分,并普遍应用于纺织、食品、造纸、印刷、皮革和化妆品等合成染料工业中。染料废水中含有偶氮类难降解有机物,属于难处理的复合污染废水。如果直接排入水域,会导致突变和癌变等,严重危害人类健康。目前一些传统的处理方法已无法应对日益复杂的水质,迫切需要一种有效的工艺和方法来改善处理效果。因此,寻求一条处理染料废水的高效途径,探索反应活性,对其治理技术的研究具有重要意义。以具有典型偶氮结构的甲基橙为模拟废水,分别研究了自由基及臭氧对甲基橙染料的降解过程。研究了pH值、甲基橙染料废水初始浓度、反应时间、温度、自由基浓度、臭氧浓度及其流量等因素对甲基橙染料降解性能的影响。利用傅里叶红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和气相色谱-质谱联用仪对甲基橙染料的臭氧降解过程进行了分析,并探索了反应机理。自由基降解甲基橙染料的研究表明,甲基橙染料的初始pH值对降解率有重要影响,酸性条件下有利于甲基橙溶液的降解,提高自由基溶液的浓度能够促进甲基橙溶液的降解。在pH为1.5,温度为20℃时,自由基作用200 mg/L的甲基橙溶液15 min,其CODCr的去除率和脱色率分别达到88.9%和89.9%。臭氧降解甲基橙染料的研究表明,以叔丁醇捕捉生成的羟基自由基后,对臭氧降解甲基橙染料有一定的抑制作用。甲基橙染料的降解过程是臭氧的直接反应与羟基自由基的间接反应共同作用的结果。臭氧浓度为106 mg/L,流量为60mL/min时,100 mg/L的甲基橙溶液反应25 min后脱色率达到99.0%,CODCr去除率为52.9%。表明甲基橙染料的发色基团容易受臭氧攻击,而有机物的进一步氧化则相对难度较大。臭氧对甲基橙染料的降解符合一级反应动力学,相关系数R为0.993。紫外-可见分光光度计、傅里叶红外光谱仪和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)的分析表明,甲基橙染料分子逐渐被氧化成酚、醛、醌、羧酸和酰胺类物质,最终氧化成H20和C02。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 染料废水的特征及研究意义  11-13
    1.1.1 染料废水的特征  11-13
    1.1.2 染料废水的研究意义  13
  1.2 染料废水的处理研究现状  13-18
  1.3 自由基及臭氧技术在废水处理中的应用  18-21
    1.3.1 羟基自由基在废水处理领域的应用  18-19
    1.3.2 臭氧技术在废水处理领域的应用  19-21
  1.4 课题研究的目的及内容  21-23
    1.4.1 课题研究的主要目的  21
    1.4.2 课题研究的主要内容  21-23
第二章试验设备及分析方法  23-29
  2.1 材料、试剂及仪器  23-24
    2.1.1 试验材料及试剂  23
    2.1.2 试验仪器及设备  23-24
  2.2 试验方法  24-27
    2.2.1 染料的确定  24-25
    2.2.2 试验模拟染料废水的配制  25
    2.2.3 自由基降解甲基橙染料  25-26
    2.2.4 臭氧降解甲基橙染料  26-27
  2.3 分析方法  27-29
    2.3.1 甲基橙的测定  27
    2.3.2 自由基及臭氧浓度的测定  27
    2.3.3 CODCr的测定  27
    2.3.4 脱色率的测定  27-28
    2.3.5 傅里叶红外光谱分析  28
    2.3.6 中间产物的测定  28-29
第三章自由基氧化降解甲基橙染料的研究  29-37
  3.1 各种影响因素的研究  29-34
    3.1.1 pH值对甲基橙染料降解的影响  29-30
    3.1.2 反应温度对甲基橙溶液降解的影响  30-31
    3.1.3 甲基橙溶液初始浓度对甲基橙溶液降解的影响  31-32
    3.1.4 自由基溶液浓度对甲基橙溶液降解的影响  32-33
    3.1.5 反应时间对甲基橙溶液降解的影响  33-34
  3.2 自由基溶液降解前后的紫外可见吸收光谱  34-35
  3.3 自由基溶液降解前后的红外光谱分析  35
  3.4 本章小结  35-37
第四章臭氧氧化降解甲基橙染料废水的研究  37-56
  4.1 各种影响因素的研究  37-43
    4.1.1 pH值对甲基橙降解效果的影响  37-39
    4.1.2 温度对降解效果的影响  39-40
    4.1.3 甲基橙初始浓度对降解效果的影响  40-41
    4.1.4 臭氧投加量对降解效果的影响  41-43
  4.2 甲基橙染料臭氧氧化机理初探  43-54
    4.2.1 臭氧氧化前后的紫外-可见吸收光谱  43-45
    4.2.2 外光谱分析  45-46
    4.2.3 GC-MS分析  46-50
    4.2.4 臭氧降解动力学的研究  50-51
    4.2.5 甲基橙染料废水臭氧降解途径初探  51-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章结论  56-58
  5.1 结论  56-57
  5.2 建议  57-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
攻读硕士期间所发表的论文  65

甲基橙染料废水的自由基/臭氧氧化降解

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