零价铁还原-大孔树脂吸附法处理TNT红水的研究

摘要

2，4，6-三硝基甲苯(TNT)红水是一种有机物含量高、毒性大、难以降解的工业废水，且含有大量无机盐，常规方法难以处理。目前应用的TNT红水处理工艺大多是高能耗的氧化方法，如焚烧法，条件较为苛刻，且产生严重的二次污染。在此背景下，为了降低TNT红水毒性，并实现有机物与无机盐的分离，本文开展了TNT红水的零价铁还原-大孔树脂吸附技术研究。
　　本文首先探索了高效液相色谱-质谱联用对TNT红水中组分的检测条件，考察了不同因素对零价铁还原的影响，对还原效果进行了评价。然后选用大孔吸附树脂HYA-106为吸附剂，主要从树脂吸附-再生性能的影响因素、吸附等温线、吸附热力学和动力学等方面，对还原后TNT红水中主要成分甲苯胺类有机物的吸附机制和传质过程进行了研究，旨在为TNT红水的综合治理和资源化利用工艺提供一定的理论依据。
　　考察了零价铁还原性能和HYA-106对还原后TNT红水的吸附性能。实验结果表明，零价铁还原-大孔树脂吸附最佳操作条件为:还原pH值为2.0，还原时间为6h，TNT红水浓度范围18971.3～39888.2 mg/L，吸附pH值为3.0，吸附温度为室温，吸附流速为1.0 BV/h，再生液组成为0.5％ NaOH+无水乙醇(v/v=4∶1)，再生液流速为2.0 BV/h。在此工艺条件下，二硝基甲苯磺酸类有机物还原率＞94.0％，单位树脂CODCr吸附量＞272.5 mg/g，树脂平均再生率＞98.0％。还原动力学实验表明，酸性条件下零价铁还原TNT红水中二硝基甲苯磺酸的反应与准一级动力学方程相关性较好，反应速率与浓度呈正比。吸附稳定性实验表明，树脂吸附量较稳定，重复使用机械强度高，基本无树脂破碎现象。
　　吸附等温线实验表明，Freundlich方程能够解释树脂对还原后TNT红水的吸附行为，对应拟合R2为0.972～0.988，吸附量与温度呈负相关。热力学研究表明，和均为负值，苯胺类有机物在HYA-106上的吸附为自发的物理吸附过程，温度较低有利于获得更大的吸附量。且吸附过程是熵减小过程，由焓变可进一步推断范德华力、疏水效应、偶极力和氢键是主要的吸附作用力。动力学研究表明，HYA-106树脂对还原后TNT红水的吸附分为两个阶段，分别是树脂外表面扩散阶段(0～25min)和逐渐扩散阶段(25～400min)。准二级动力学模型能更好的描述苯胺类在HYA-106上的吸附行为，吸附速率常数随着溶液浓度降低而增大。对t0.5呈现的良好线性关系表明，内扩散为吸附控速步骤。

目录

声明

摘要

引言

1．文献综述

1．1 TNT红水处理现状

1．1．1 TNT红水来源及危害

1．1．2 TNT废水处理方法

1．2 零价铁对TNT红水的还原

1．2．1 零价铁还原技术简介

1．2．2 零价铁还原硝基类有机物

1．3 大孔树脂处理还原后TNT红水

1．3．1 大孔树脂的吸附作用原理

1．3．2 大孔树脂处理有机废水的应用

1．3．3 大孔树脂吸附作用过程与吸附特点

1．3．4 大孔树脂再生方法

1．4 选题依据、研究内容及技术路线

1．4．1 选题依据

1．4．2 研究内容及技术路线

2 TNT红水的零价铁还原

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验材料与仪器

2．2．2 TNT红水的还原实验

2．2．3 苯胺类分析方法

2．2．4 TNT红水CODcr及成分分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 TNT红水测定方法的建立及主要成分分析

2．3．2 TNT红水浓度对还原效果的影响

2．3．3 pH对还原效果的影响

2．3．4 铁粉投加量对还原效果的影响

2．3．5 还原前后铁粉形态分析

2．3．6 零价铁还原TNT红水的动力学分析

2．3．7 还原后TNT红水分析方法建立及成分分析

2．4 本章小结

3．大孔树脂对还原后TNT红水的吸附再生

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料与仪器

3．2．2 树脂的预处理方法

3．2．3 树脂吸附-再生实验

3．2．4 吸附等温线及吸附热力学实验

3．2．5 吸附动力学实验

3．2．6 稳定性实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 pH对吸附性能的影响

3．3．2 流速对吸附性能的影响

3．3．3 树脂用量对吸附效果的影响

3．3．4 再生液的选择

3．3．5 流速对再生-l生能的影响

3．3．6 稳定性实验结果

3．3．7 吸附等温线

3．3．8 吸附热力学

3．3．9 吸附动力学

3．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢