流化床-Fenton法降解亚甲基蓝废水的研究

摘要

印染废水是目前工业上较难处理的废水。其中，偶氮染料废水在氧化条件下被分解产生具有致癌性的中间产物，在一定程度上增大了废水的危害。亚甲基蓝废水是水溶性偶氮染料的代表物，具有偶氮双键和芳香杂环结构，对环境污染严重。本论文采用一种流化床-Fenton体系，针对传统Fenton所出现的污泥产量大、生成的中间产物有毒以及氧化剂的利用率低等问题，对亚甲基蓝废水进行降解实验研究。
　　以石英砂为载体，利用循环浸泡法制备具有催化效能的石英砂负载铁氧化物，通过试验确定了最佳负载条件。在H2O2和Fe2+投加比例为2∶1和负载时间累积150h的条件下负载石英砂并通过负载铁量、SEM、EDS、BET、XRD等表征手段进行表征。结果表明:石英砂表面负载的物质均匀，负载后的石英砂比表面积增大，含铁量较高，并且含有多种具有催化效能的铁氧化物成分，如Fe3O4，FeOOH，Fe2O3等，大部分是非均相Fenton中催化剂的有效成分，负载效果较理想。
　　以亚甲基蓝为目标污染物配制模拟染料废水，研究石英砂负载氧化铁对目标污染物的处理效能。先从静态实验的角度考察H2O2和Fe2+的投加量、溶液pH值等参数条件对降解亚甲基蓝废水的影响，再从动态实验的角度考察整个流化床-Fenton体系中流速和投药量等因素对降解亚甲基蓝废水的影响。结果表明:静态实验条件下，反应时间为45 min、pH值为3.5、[COD]∶[H2O2]∶[Fe2+]=1∶1.13∶0.24时，系统对COD的去除效果最好，COD去除率可达84％;当pH为4.5～5.5时COD的去除率在70％以上。动态实验条件下，当H2O2和Fe2+投加量分为为32 mM和4mM时，COD去除率可达到78％，出水COD值均达到35 mg/L以下。投药量比静态实验条件下减少60％，减少了成本，避免了资源浪费。
　　最后进行了技术和成本的分析，与传统Fenton法相比，流化床-Fenton法拓宽了pH的有效适用范围，并减少了铁盐投加量，这对于后续减少铁泥产量、降低工艺运行成本具有重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 均相Fenton技术及在降解染料废水上的应用

1．2．1 均相Fenton概述

1．2．2 均相Fenton法在降解染料废水上的应用

1．3 流化床技术在印染废水中的应用

1．4 流化床-Fenton体系

1．4．1 流化床-Fenton法的提出

1．4．2 流化床-Fenton概述

1．4．3 流化床-Fenton在废水处理中的应用

1．4．4 流化床-Fenton的主要影响因素

1．5 本课题的研究意义、内容及技术路线

1．5．1 本课题的研究目的及意义

1．5．2 本课题的研究内容

1．5．3 本课题的技术路线

第二章 实验材料及实验方法

2．1 实验所用试剂

2．1．1 实验废水来源及性质

2．1．2 实验主要试剂

2．2 实验主要仪器与装置

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验反应装置的设计

2．3 实验方法

2．3．1 铁氧化物催化剂的制备

2．3．2 流化床-Fenton法降解亚甲基蓝废水的静态实验

2．3．3 流化床-Fenton法降解亚甲基蓝废水的动态实验

2．4 水质指标的分析测试方法

2．5 催化剂的表征方法

2．5．1 扫描电子显微镜(SEM)

2．5．2 比表面积及孔径分析(BET)

2．5．3 X射线能量色散谱(EDS)

2．5．4 X-射线衍射分析(XRD)

2．5．5 催化剂含铁量测定

第三章 催化剂的制备和表征

3．1 催化剂的制备

3．1．1 铁氧化物概述

3．1．2 载体的选择

3．1．3 制备方法

3．2 最佳负载条件的确定

3．2．1 不同H2O2和Fe2+配比的负载过程分析

3．2．2 催化剂含铁量的测定

3．3 载体的表征

3．3．1 负载铁量及载体表面颜色变化

3．3．2 SEM分析

3．3．3 BET分析及孔容、孔径分布

3．3．4 EDS分析

3．3．5 XRD分析

3．4 本章小结

第四章 流化床-Fenton反应体系降解亚甲基蓝的试验研究

4．1 流化床-Fenton体系静态实验的研究

4．1．1 反应时间对亚甲基蓝废水降解的影响

4．1．2 H2O2初始浓度对亚甲基蓝废水降解的影响

4．1．3 Fe2+初始浓度对亚甲基蓝降解的影响

4．1．4 溶液初始pH值对亚甲基蓝降解的影响

4．1．5 正交实验

4．2 流化床-Fenton法的动态处理效果研究

4．3 本章小结

第五章 流化床-Fenton体系的机理和成本分析

5．1 废水中的铁泥量和溶铁浓度实验数据分析

5．1．1 废水的铁泥量分析

5．1．2 溶铁数据分析

5．2 催化剂的循环利用性分析

5．3 传统Fenton法和流化床-Fenton法在降解亚甲基蓝上的对比

5．4 流化床-Fenton和传统Fenton的运行成本分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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