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印染退浆废水中聚乙烯醇的降解研究

作　者: 王世琴
导　师: 杨武；刘宝生
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 聚乙烯醇(PVA) 均相催化氧化 多相催化氧化 降解工艺 超临界水氧化 气-质谱联用仪(GC/MS) 降解途径
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


聚乙烯醇（简称PVA）,是一种水溶性高分子聚合物。因其具有良好的水溶性,成膜性,粘合性而广泛用做纺织工业的上浆剂,因此在纺织行业的退浆废水中大量存在PVA。PVA一般微生物很难降解,可生化性差而造成环境污染。传统的生化和物化处理技术对其COD的去除率很低,很难达到满意的效果。本论文采用几种高级氧化法处理PVA废水,详细研究了影响PVA氧化降解的主要因素,用GC/MS分析其超临界水氧化产物并推测PVA的降解途径。主要研究内容如下:（1）采用类Fenton试剂氧化降解PVA,分别以Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Ni2+金属离子为催化剂、H2O2为氧化剂,研究了溶液初始pH值、反应温度、H2O2和金属离子投加量等因素对PVA降解率的影响。最终得到H2O2-均相催化体系降解PVA的适宜工艺。（2）以金属氧化物Mn2O3催化H2O2分解降解PVA,为印染废水多相催化氧化处理探索新的途径。研究了溶液初始pH值、反应温度、H2O2和催化剂投加量等因素对PVA降解率和COD去除率的影响。得到了优化的降解PVA的适宜工艺。（3）采用间歇式超临界水氧化装置降解初始CODCr=9183.33mg/L的PVA废水,证明了该技术的可行性和高效性。考查了SCWO系统主要的影响因素:反应温度、反应压力、反应时间和过氧倍数等对PVA在超临界水中氧化降解的影响规律、氧化效率。提高反应温度、反应压力、延长反应时间和增加过氧倍数,均能提高PVA的氧化程度,使COD去除率增大。之后再通过正交实验确定了最佳操作条件440℃,28MPa,n=4,40min,COD去除率达99.03%,出水CODCr=89.09mg/L,达到国家一级废水排放标准。在这些影响因素中,反应温度对PVA COD去除率的影响较大,过氧倍数、反应时间、反应压力的影响次之。（4）用气-质谱联用仪（GC/MS）分析PVA原液及在不同SCWO条件下液相降解产物的主要组分,并进行比较,推测PVA在SCWO体系中可能的降解路径:PVA经历了羟基自由基·OH的撞击,碳链断裂成C=C到生成烯烃、酮类、有机羧酸、再至饱和烷烃,最终氧化生成CO2和H2O等小分子物质。

全文目录


中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-29
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 聚乙烯醇的概述及其处理方法  12-17
    1.2.1 聚乙烯醇的性质及用途  12-13
    1.2.2 聚乙烯醇在纺织印染行业中的应用  13-14
    1.2.3 印染退浆废水水质特点及其处理方法  14-17
      1.2.3.1 印染退浆废水水质特点  14
      1.2.3.2 聚乙烯醇废水的处理方法  14-17
  1.3 超临界水氧化技术  17-24
    1.3.1 SCWO反应原理  17
    1.3.2 SCW的性质  17-21
      1.3.2.1 SCW中的氢键  18
      1.3.2.2 密度  18-19
      1.3.2.3 介电常数  19
      1.3.2.4 溶解度  19-20
      1.3.2.5 热导率与黏度  20
      1.3.2.6 扩散系数  20-21
      1.3.2.7 离子积  21
    1.3.3 SCWO技术在国内外的发展  21-23
      1.3.3.1 SCWO在国外的发展  21-22
      1.3.3.2 SCWO在国内研究现状  22-23
    1.3.4 SCWO的反应机理和途径  23-24
  1.4 本文研究内容  24-25
  参考文献  25-29
第二章 聚乙烯醇降解处理分析方法的建立  29-37
  2.1 实验原料及仪器  29
    2.1.1 实验主要药品  29
    2.1.2 仪器  29
  2.2 聚乙烯醇溶液的配制  29-30
  2.3 聚乙烯醇浓度降解率的分析方法  30-34
    2.3.1 聚乙烯醇浓度测定原理  30
    2.3.2 聚乙烯醇浓度测定步骤  30-32
    2.3.3 聚乙烯醇浓度测定的影响因素分析与讨论  32-34
  2.4 聚乙烯醇COD的测定方法  34-37
第三章 均相催化氧化降解聚乙烯醇的研究  37-45
  3.1 引言  37-38
  3.2 实验部分  38
    3.2.1 仪器与试剂  38
    3.2.2 PVA降解试验  38
  3.3 结果与讨论  38-43
    3.3.1 PH值对PVA降解率的影响  38-40
    3.3.2 温度对PVA降解率的影响  40
    3.3.3 双氧水投加量对PVA降解率的影响  40-41
    3.3.4 金属离子投加量对PVA降解率的影响  41-42
    3.3.5 反应时间对PVA降解率的影响  42-43
  3.4 本章小结  43-44
  参考文献  44-45
第四章 多相催化氧化法处理聚乙烯醇废水的研究  45-52
  4.1 引言  45-46
  4.2 实验部分  46-47
    4.2.1 仪器和药品  46
    4.2.2 PVA 降解实验  46-47
  4.3 结果与讨论  47-50
    4.3.1 PH值对PVA降解率的影响  47
    4.3.2 温度对PVA 降解率的影响  47-48
    4.3.3 双氧水投加量对PVA降解率的影响  48-49
    4.3.4 催化剂投加量对PVA降解率的影响  49
    4.3.5 反应时间对PVA降解率的影响  49-50
    4.3.6 反应时间对PVACOD去除率的影响  50
  4.4 本章小结  50-51
  参考文献  51-52
第五章 超临界水氧化法处理聚乙烯醇废水的研究  52-73
  5.1 引言  52
  5.2 实验部分  52-55
    5.2.1 试剂与仪器  52
    5.2.2 实验装置  52-53
    5.2.3 实验工艺、流程及主要技术指标  53-55
      5.2.3.1 主要指标和技术性能  54
      5.2.3.2 工艺流程图  54-55
    5.2.4 分析仪器及分析方法  55
  5.3 实验影响因素及条件控制  55-57
    5.3.1 反应温度  55-56
    5.3.2 反应压力  56
    5.3.3 反应时间  56
    5.3.4 过氧倍数N  56-57
  5.4 超临界水氧化实验  57-58
    5.4.1 实验装置的准备  57
    5.4.2 实验步骤  57-58
  5.5 结果与讨论  58-71
    5.5.1 聚乙烯醇的热解反应  58-60
    5.5.2 实验条件对SCWO 体系聚乙烯醇COD 去除率的影响  60-64
      5.5.2.1 反应温度对COD 去除率的影响  61-62
      5.5.2.2 反应压力对COD 去除率的影响  62-63
      5.5.2.3 氧化剂过氧倍数n对COD 去除率的影响  63-64
      5.5.2.4 反应时间对COD 去除率的影响  64
    5.5.3 正交试验  64-66
    5.5.4 聚乙烯醇超临界水氧化降解的可能机理  66-71
      5.5.4.1 PVA 处理前后水质分析  67-70
      5.5.4.2 PVA 在SCWO 体系中的反应途径  70-71
  5.6 本章小结  71-72
  参考文献  72-73
第六章 结束语  73-74
攻读硕士期间发表论文  74-75
致谢  75

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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