常温常压紫外催化湿式氧化降解苯酚均相催化剂的研究

摘要

含酚废水因其来源广、毒性大而历来是工业废水处理中的研究重点，催化湿式氧化法是目前工业上常用的处理含酚废水的方法。催化湿式氧化法在国外如日本、欧美等地区已达到工业化应用的水平，而在我国却是刚刚起步阶段。
　　本论文在常温常压下，将紫外线引入催化湿式氧化体系中，以苯酚模拟废水为处理对象，以双氧水为氧化剂，筛选适用于该体系的均相催化剂并对其进行影响因子研究，总结其催化规律。
　　论文在三个不同 pH层次下（pH=3、pH=7.0、pH=11）对 Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+、Co2+、Pb2+七种金属催化剂降解苯酚模拟废水效果进行综合对比，发现 Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ni2+四种金属的催化效果较好。
　　论文对所选四种催化剂进行氧化剂和催化剂浓度研究发现，合适的范围内增加氧化剂和催化剂的浓度能明显提高金属催化剂的催化反应速率和 COD的去除率，但过量又会使催化体系受到抑制。四种金属离子合适的氧化剂和催化剂浓度分别为：Fe2+：H2O2=0.29mol/L、Fe2+=5mmol/L；Cu2+：H2O2=0.29mol/L、Cu2+=8mmol/L；Mn2+：H2O2=0.24mol/L、Mn2+=12.0mmol/L；Ni2+：H2O2=0.29 mol/L、Ni2+=7.6mmol/L。
　　论文对反应初始 pH进行探讨发现，由于催化反应过程中产有机酸，Fe2+在反应初始pH为3~9范围内催化效果变化不大；Cu2+、Mn2+、Ni2+在酸性条件下的催化效果明显高于碱性情况；而四种金属离子在pH为11时其催化作用都明显降低。
　　论文分析了反应温度T的影响发现，它对Fe2+影响不大，而适度的升温有利于Cu2+、Mn2+、Ni2+催化效果的提升，但温度过高会促进H2O2自身分解，不利于催化反应。
　　论文分析了苯酚COD浓度影响发现，增加浓度会加重反应体系的负荷，各金属的催化效果都下降。
　　论文分析了不同金属价态的催化效果，认为其与反应途径密切相关，最终结果为：对Fe而言，Fe2+> Fe3+；对Cu而言，Cu+>Cu2+；对Mn而言，Mn2+≥MnO2>KMnO4。

目录

常温常压紫外催化湿式氧化降解苯酚均相 催化剂的研究

RESEARCH ON HOMOGENEOUS CATALYSTS OF UV-CATALYTIC WET OXIDATION PROCESS DEGRADATION OF PHENOL AT NOMAL TEMPERATURE AND PRESSURE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 工业含酚废水的处理技术

1.1.1 含酚废水的物理处理法

1.1.2含酚废水的生化处理法

1.1.3 含酚废水的高级氧化处理法

1.2 湿式氧化技术（WAO）的发展概况

1.2.1 湿式氧化技术在国内的发展

1.2.2 湿式氧化技术的优点

1.2.3 湿式氧化技术的不足

1.2.4 湿式氧化新技术

1.2.5 WAO反应机理

1.3 催化湿式氧化技术（CWAO）的发展概况

1.3.1非均相催化剂的研究现状

1.3.2 均相催化剂的研究现状

1.4 紫外催化湿式氧化技术（UV-CWOP）

1.4.1 羟基自由基（HO ）的性质

1.4.2 UV对催化湿式氧化法的促进作用

1.5 本论文研究思路、目的及内容

1.5.1 研究思路

1.5.2 课题研究目的

1.5.3 主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验仪器及主要药品

2.1.1 实验仪器

2.1.2 反应器装置图及流程

2.1.3 主要药品

2.2 理论投加量(Qth)的计算

2.3 实验条件及步骤

2.3.1催化剂筛选的实验条件和步骤

2.3.2 所选均相催化剂影响因子研究的实验条件和步聚

2.4 实验分析方法

2.4.1 化学试剂配制

2.4.2 步聚

2.4.3 计算

2.4.4 COD测量干扰的扣除

2.5 本章小结

第3章 常温常压紫外催化湿式氧化处理苯酚模拟废水均相催化剂的选择

3.1 初始pH=3.0时各催化剂降解苯酚效果

3.2 初始pH=7.0时各催化剂降解苯酚效果

3.3 初始pH=11.0时各催化剂降解苯酚效果

3.4 催化剂的对比选择及空白实验

3.4.1 催化剂的对比

3.4.2 空白实验

3.5 本章小结

第4章 影响各催化剂催化效果的影响因子研究

4.1 Fe2+催化剂影响因子实验结果与讨论

4.1.1 H2O2浓度的影响

4.1.2 催化剂浓度的影响

4.1.3 反应初始pH值的影响

4.1.4 初始反应温度T的影响

4.1.5 苯酚初始COD浓度的影响

4.1.6 Fe不同价态的影响

4.1.7 Fe2+催化剂催化规律总结

4.2 Cu2+催化剂影响因子实验结果与讨论

4.2.1 H2O2浓度的影响

4.2.2催化剂浓度的影响

4.2.3反应初始pH值的影响

4.2.4初始反应温度T的影响

4.2.5苯酚初始COD浓度的影响

4.2.6 Cu不同价态的影响

4.2.7 Cu2+催化剂催化规律总结

4.3 Mn2+催化剂影响因子实验结果与讨论

4.3.1 H2O2浓度的影响

4.3.2催化剂浓度的影响

4.3.3反应初始pH值的影响

4.3.4初始反应温度T的影响

4.3.5苯酚初始COD浓度的影响

4.3.6 Mn不同价态的影响

4.3.7 Mn2+催化剂催化规律总结

4.4 Ni2+催化剂影响因子实验结果与讨论

4.4.1 H2O2浓度的影响

4.4.2催化剂浓度的影响

4.4.3反应初始pH值的影响

4.4.4初始反应温度T的影响

4.4.5苯酚初始COD浓度的影响

4.4.6 Ni2+催化剂催化规律总结

4.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢