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高级氧化技术处理含酚废水的研究

作　者: 郑欢
导　师: 孙德栋
学　校: 大连工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 过硫酸钾硫酸根自由基加热紫外光过渡金属离子苯酚
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

通过过硫酸盐活化产生的硫酸根自由基(·SO4)具有强氧化性,对难降解有机污染物的去除是一项具有发展潜力的高级氧化新技术。目前,活化方法的研究成为过硫酸盐高级氧化技术研究的热点。其中,加热和紫外光辐射及过渡金属离子催化过硫酸盐产生硫酸根自由基的方式,方法简单、反应条件温和,是较好的产生·SO4-的方法。本文通过采用加热及Fe2+和紫外光辐射及UV/Ag+四种方法活化分解K2S208产生硫酸根自由基,以比较常见且毒性较大的有机物苯酚为目标污染物,考察各种因素对苯酚降解率造成的影响,并分析苯酚降解前后苯酚浓度及COD浓度等参数的变化和在不同条件下苯酚降解率的差异。实验过程中加入了甲醇和叔丁醇作为硫酸根自由基的抑制剂以考察过硫酸钾活化产生硫酸根自由基的效果。具体研究内容如下：(1)在加热条件下,苯酚的最佳处理条件为,温度100℃, K2S2O8投加量为m(K2S2O8):m：苯酚)=0.60,反应3h,在酸性条件下,苯酚和COD去除率分别达54%和48%。且K2S208在低温条件下不易被活化。(2)在加热基础上加入Fe2+,考察Fe2+存在条件下K2S208的投加量变化、Fe2+和K2S208的摩尔比以及二者在不同温度、时间、pH条件下对苯酚的降解效果。结果表明,当m(K2S2O8):m：苯酚)=0.50,n(K2S2O8):n(Fe2+)=1:1,100反应时间2.5h,pH值为2时处理效果最好,苯酚和COD去除率分别达到75%和64%。(3)研究紫外光对K2S208的活化情况,实验结果表明,过硫酸钾在紫外光下分解速度较快,在2h内,m(K2S2O8):n(苯酚)=0.60,去除率分别达到65%和59%。(4)研究UV/Ag+/K2S2O8工艺对苯酚的降解效果。由实验可知,四种方法中UV/Ag+/K2S2O8工艺对苯酚的降解效果最好。当In(K2S2O8):m(苯酚)=0.50,n(K2S2O8):n(Ag+)=1:0.5,在碱性条件下反应2h,苯酚和COD去除率分别达到93%和86%。通过自由基鉴定证明·SO4-在降解过程中起主要作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-11
第一章绪论  11-22
  1.1 含酚废水的污染和处理现状  11-13
    1.1.1 酚类废水简介  11-12
    1.1.2 常见处理酚类废水的方法  12-13
      1.1.2.1 吸附技术  12
      1.1.2.2 萃取技术  12
      1.1.2.3 化学氧化技术  12-13
      1.1.2.4 生物处理技术  13
  1.2 高级氧化技术以及在环境中的应用  13-17
    1.2.1 高级氧化技术概述  13-14
    1.2.2 高级氧化技术在环境领域中的应用  14-17
      1.2.2.1 Fenton法  14
      1.2.2.2 超临界氧化法  14
      1.2.2.3 超声降解法  14-15
      1.2.2.4 湿式催化氧化法  15-16
      1.2.2.5 光催化氧化法  16
      1.2.2.6 臭氧氧化法  16-17
  1.3 过二硫酸盐高级氧化技术  17-20
    1.3.1 过硫酸盐的性质  17-18
    1.3.2 过二硫酸盐活化方式以及在环境领域的应用  18-20
      1.3.2.1 热活化  18-19
      1.3.2.2 光活化  19
      1.3.2.3 过渡金属离子活化  19-20
  1.4 本研究的主要内容  20-22
    1.4.1 研究的目的及意义  20
    1.4.2 研究的主要内容  20-22
第二章加热活化过硫酸钾处理含酚废水  22-32
  2.1 引言  22
  2.2 实验材料与设备  22-23
    2.2.1 实验试剂  22-23
    2.2.2 实验仪器  23
  2.3 实验方法  23-25
    2.3.1 含酚废水的配置  23-24
    2.3.2 操作方法  24
    2.3.3 苯酚主要参数测定方法  24-25
      2.3.3.1 COD的测定  24
      2.3.3.2 苯酚浓度的测定  24-25
  2.4 实验结果与讨论  25-30
    2.4.1 过硫酸钾投加量对COD及苯酚去除率的影响  25-26
    2.4.2 加热时间对COD及苯酚去除率的影响  26-27
    2.4.3 温度对COD及苯酚去除率的影响  27-28
    2.4.4 pH对COD及苯酚去除率的影响  28-29
    2.4.5 活性中间体的鉴定  29
    2.4.6 苯酚溶液的初始质量浓度对COD去除率的影响  29-30
  2.5 本章小结  30-32
第三章 Fe~(2+)/K_2S_2O_8工艺处理苯酚废水的研究  32-41
  3.1 引言  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 实验试剂  32-33
    3.2.2 实验仪器  33
    3.2.3 实验方法  33-34
    3.2.4 参数测定  34
  3.3 实验结果与讨论  34-39
    3.3.1 过硫酸钾投加量对COD和苯酚去除率的影响  34-35
    3.3.2 Fe~(2+)投加量对COD和苯酚去除效果的影响  35-36
    3.3.3 温度对COD及苯酚去除率的影响  36-37
    3.3.4 反应时间对COD和苯酚去除率的影响  37-38
    3.3.5 pH对COD和苯酚去除效果的影响  38-39
    3.3.6 活性中间体的鉴定  39
  3.4 本章小结  39-41
第四章紫外光活化过硫酸钾处理含酚废水的研究  41-48
  4.1 引言  41
  4.2 实验部分  41-43
    4.2.1 实验试剂  41-42
    4.2.2 实验仪器  42
    4.2.3 实验方法  42-43
  4.3 实验结果与讨论  43-46
    4.3.1 光照时间对COD和苯酚去除率的影响  43-44
    4.3.2 氧化剂用量对COD和苯酚去除率的影响  44
    4.3.3 pH对光催化系统COD和苯酚去除率的影响  44-46
    4.3.4 自由基反应机理研究  46
  4.4 本章小结  46-48
第五章 UV/Ag~+/K_2S_2O_8工艺处理含酚废水的研究  48-56
  5.1 引言  48
  5.2 实验部分  48-50
    5.2.1 实验试剂  48-49
    5.2.2 实验仪器  49
    5.2.3 操作步骤  49-50
    5.2.4 参数测定  50
  5.3 结果与讨论  50-55
    5.3.1 反应时间对COD及苯酚去除率的影响  50-51
    5.3.2 氧化剂投加量对COD及苯酚去除率的影响  51-52
    5.3.3 Ag+投加量对COD和苯酚去除率的影响  52
    5.3.4 Ag+单独活化过硫酸钾对苯酚的降解情况  52-53
    5.3.5 pH对COD和苯酚去除率的影响  53-54
    5.3.6 自由基的鉴定  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章结论  56-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
附录  62

高级氧化技术处理含酚废水的研究

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