Fenton试剂氧化苯酚废水和橡胶工业废水的研究

摘要

Fenton氧化法处理有机废水是一种高级氧化技术，能有效的去除废水中有毒有害有机污染物。本文以苯酚废水为研究对象，利用紫外可见分光光度计、高效液相色谱仪及离子色谱仪等对Fenton试剂氧化降解苯酚废水机理进行研究，考察工艺操作条件、各影响因子的作用机制，并对Fenton氧化降解中等浓度苯酚废水动力学进行了系统研究。 通过L<,16>(4<'4>)正交试验，考察pH值、H<,2>O<,2>初始浓度、Fe<'2+>浓度及反应温度对苯酚和COD去除率的影响。根据正交试验结果分析各因素的显著性水平，据此确定Fenton氧化试验的基准条件为：H<,2>O<,2>投加量1.5mL、FeSO<,4>·7H<,2>O<,2>投加量0.3g，反应PH=3，反应时间为30min，反应温度为25℃。Fenton反应的主要机理是双氧水在Fe<'2+>催化作用下迅速分解产生羟基自由基(·OH)，这些新生成的·OH可以在比较短的时间内将苯酚分解，使得苯酚及COD去除率分别在90％和80％以上。试验分析苯酚在反应过程中分解机理为：苯酚→苯醌→马来酸→乙二酸、丙二酸→丙酸、乙酸、甲酸一水和二氧化碳。通过研究不同氧化剂和催化剂浓度下Fenton试剂氧化降解苯酚废水的作用规律，用线性回归法对不同氧化降解时间的苯酚去除率进行定量分析，得到了如下动力学模型： d[COD]/dt=18.3496exp(-14616/RT)[H<,2>O<,2>]<'0.5393>[FeSO<,4>]<'0.348> 另外，以某橡胶厂的实际工业废水为研究对象，探讨了H<,2>O<,2>投加量、混凝液pH、混凝剂投加量以及反应时间对Fenton氧化后废水混凝处理效果的影响；并对H<,2>O<,2>用量、FeSO<,4>·7H<,2>O用量和Fe<,2>(SO<,4>)<,3>用量进行L<,9>(3<'3>)正交试验，确定Fenton氧化-混凝联合工艺处理橡胶废水的最佳反应条件为：H<,2>O<,2>投加量2ml，FeSO<,4>·7H<,2>O投加量0.3g，Fe2(SO<,4>)3投加量0.3g，为该联合工艺处理高浓度有机废水提供了理论依据。 与Fenton氧化法和直接混凝法相比，Fenton氧化-混凝联合处理工艺对橡胶废水的处理效果更好，对COD去除率明显高于单独采用两种方法对COD去除率的总和。因此，采用Fenton氧化-混凝联合工艺处理橡胶废水不仅可以大大减少H<,2>O<,2>用量，降低运行成本；而且提高了处理效率，克服了单纯采用Fenton氧化法处理成本高和单纯采用混凝法处理效率低等缺点。

目录

文摘

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第一章综述

1.1我国水资源现状

1.2含酚废水的处理技术

1.2.1酚类的性质与毒理

1.2.2高浓度含酚废水的处理

1.2.3中浓度含酚废水的处理

1.2.4低浓度含酚废水的处理

1.3橡胶废水的处理技术

1.3.1合成橡胶生产废水的水质特性

1.3.2橡胶废水的处理方法

1.4高级氧化技术

1.4.1高级氧化法的特点

1.4.2羟自由基·OH的性质

1.4.3羟基自由基的反应类型

1.4.4 Fenton试剂反应机理

1.4.5 Fenton试剂在水处理中的应用

1.5混凝的基本原理

1.6本文的研究依据和研究内容

1.6.1研究依据

1.6.2研究内容

第二章Fenton试剂氧化降解苯酚废水的研究

2.1实验药品与仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2实验方法

2.3分析方法

2.3.1化学需氧量(COD)的测定

2.3.2挥发酚的测定

2.3.3苯酚降解机理和中间产物的分析方法

2.4理论投加量的计算

2.5实验与结果

2.5.1正交实验

2.5.2 H2O2投加量对去除率的影响

2.5.3 FeSO4·7H2O投加量对去除率的影响

2.5.4 pH值对去除率的影响

2.5.5温度对去除率的影响

2.6苯酚降解的机理和中间产物的分析

2.7 Fenton试剂降解苯酚的动力学模型的建立

2.7.1反应级数m的确定

2.7.2反应级数n的确定

2.7.3反应活化能Ea和指前因k0的确定

2.8小结

第三章Fenton氧化-混凝联合处理橡胶工业废水的研究

3.1实验药品与仪器

3.1.1实验药品

3.1.2实验仪器

3.2废水来源

3.3实验方法

3.4分析方法

3.5实验与结果

3.5.1橡胶废水pH值随时间的变化

3.5.2混凝剂的选择

3.5.3正交实验

3.5.4橡胶废水直接混凝处理的效果

3.5.5 Fenton氧化对橡胶废水混凝性能的影响

3.5.6混凝液pH对Fenton氧化后废水混凝效果的影响

3.5.7混凝剂用量对Fenton氧化后废水混凝效果的影响

3.5.8反应时间对橡胶废水去除率的影响

3.5.9 Fenton氧化-混凝联合处理橡胶废水

3.5.10工艺成本及经济可行性分析

3.7小结

第四章结论与建议

4.1结论

4.2建议

参考文献

致谢