超临界水氧化法处理对叔丁基邻苯二酚废水的研究

摘要

含酚废水的处理一直以来都是环境领域的一个难题，传统处理方法对含酚废水的处理依然存在问题，特别是对二元酚的处理能力有限。超临界水氧化（SCWO）法作为一种新兴的污染物降解技术在包括中国在内的很多国家已有所发展，目前超临界水氧化法对一元酚的同系物和一元酚卤代衍生物的降解研究已达到较为理想的水平，并且进行了一些放大试验，但对于二元酚的研究还很有限。
　　对叔丁基邻苯二酚（p-tert-butylcatechol, TBC）作为一种典型的二元酚也属于废水中的难降解成分。作为一种高效、清洁、快速的降解方法，超临界水氧化法被用于处理对叔丁基邻苯二酚废水。通过液相色谱、COD检测、电导率检测和pH检测对降解前后的对叔丁基邻苯二酚水样进行了综合分析。并分析了反应温度、反应压力、氧过量率、反应时间和初始浓度这5个工艺条件对对叔丁基邻苯二酚降解情况的影响，并利用分子模拟的手段对其影响机理进行了分析。结果表明，初始浓度为0.15 wt％（约合1500 mg/L）或更低时，降解后的体系COD剩余量可稳定在50 mg/L以下，符合多个行业污水排放的国家标准要求。与此同时，优化得到的反应温度为550℃，反应压力为25 MPa，氧过量率为n=3，反应时间为10 min，初始浓度为0.15 wt%。
　　采用ReaxFF力场对该降解过程进行了分子动力学模拟，结合实验结果和模拟结果发现，温度的提升对对叔丁基邻苯二酚的降解促进作用明显，反应时间的增长也能够加深降解的程度，OH自由基、HO2自由基、H自由基和 H2O2分子的存在是这些影响的最根本驱动力。特别地，OH自由基的生成量对对叔丁基邻苯二酚的开环有决定性作用。模拟结果对实验结果有分析和辅证的作用，此外模拟结果对未来的反应器设计及产物设计均有指导意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 含酚废水

1.3 含酚废水的传统处理工艺

1.4 含酚废水的超临界水氧化法处理技术

1.5 研究思路及研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验原料及化学试剂

2.2 实验设备及测试设备

2.3 实验方法

第三章 超临界水氧化法降解对叔丁基邻苯二酚（TBC）废水及其影响因素

3.1 温度对超临界水氧化法处理TBC废水的影响

3.2 压力对超临界水氧化法处理TBC废水的影响

3.3 氧量对超临界水氧化法处理TBC废水的影响

3.4 反应时间对超临界水氧化法处理TBC废水的影响

3.5 初始浓度对超临界水氧化法处理对TBC废水的影响

3.6 小结

第四章 超临界水处理对叔丁基邻苯二酚废水的机理研究

4.1 计算模拟方法

4.2 对叔丁基邻苯二酚在超临界水中降解机理的分析

4.3 超临界水处理对叔丁基邻苯二酚废水影响因素的模拟分析

4.4 小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

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致谢