高级氧化技术用于废水脱苯酚工艺及概念设计研究

摘要

含酚废水是指水体中含有酚类物质及其衍生物的有机废水，它因毒性高、难降解的特点引起了废水处理领域的关注。Fenton氧化技术作为高级氧化技术中一个新兴的分支，在苯酚废水的处理中显示出良好的应用前景。非均相Fenton氧化技术是用含铁的固体催化剂代替溶液中Fe2+的Fenton氧化技术，其具有氧化效率高、H2O2消耗量低、pH适用范围广和可以再生循环使用等特点。金属有机骨架材料(mental-organic frameworks，MOFs)是一类具有广阔应用前景的新型多孔材料，由金属离子与有机配体杂化生成，通过“组装”不同的二级结构单元(Secondary building unit，SBU)，可使材料具有各种纳微尺度的骨架型规整孔道结构、超大的比表面积和孔隙率及较小的固体密度，因此，MOFs在气体储存、吸附分离、光电催化、离子交换、生物活性和分子识别等领域展现出潜在的应用前景。
　　目前，仅有极少量的研究应用MOFs进行废水处理，但是鉴于其具有的优良特性，为废水处理特别是非均相Fenton技术的研究提供了新的方向。另外，石墨烯作为新型的功能性材料，在各个领域的应用都处于探索研究中，更为本文提供了新的研究可能。
　　(1)本文选用活性炭、氧化石墨、石墨烯作为载体，采用浸渍法负载铁，制备了三种不同的催化剂，比较了各种催化剂对苯酚的吸附、降解效果，显示该类催化剂有一定的脱酚效果。
　　(2)以1，3，5均三苯甲酸，七水硫酸亚铁，硝酸为原料，采用水热合成的方法制备了Fe-BTC，便对其进行了表征。将其应用于苯酚废水的处理，考查了料液初始pH、催化剂投量、反应时间、废水浓度等因数对苯酚废水降解效果的影响，探索出了最佳反应条件。
　　(3)把上述最佳条件下的小试成果运用到工业设计上处理年产8万吨含苯酚废水，该设计成果有潜在应用价值。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

2 文献综述

2．1 含酚废水简介

2．1．1 含酚废水来源

2．1．2 含酚废水的危害

2．1．3 各类水体中酚的浓度标准

2．2 含酚废水的处理现状

2．2．1 物理法处理废水技术

2．2．2 生物法处理废水技术

2．2．3 化学法处理废水技术

2．3 Fenton氧化技术

2．3．1 Fenton反应发展及其机理

2．3．2 均相Fenton氧化技术

2．3．3 非均相Fenton氧化技术

2．4 化工过程的概念设计

2．4．1 概念设计的重要性

2．4．2 概念设计的衡量标准和考虑因素

2．4．3 概念设计的内容

2．5 论文研究思路及研究内容

3 实验和分析方法

3．1 实验仪器及试剂

3．2 催化剂的制备及苯酚废水的处理方法

3．2．1 非均相Fenton催化剂制备

3．2．2 非均相Fenton试剂处理苯酚废水工艺

3．3 实验分析方法

3．3．1 苯酚含量的测量

3．3．2 化学需氧量的测定

3．3．3 溶液中微量Fe离子的测定

4 含酚废水非均相催化氧化工艺的研究

4．1 负载型铁催化剂性能的研究

4．1．1 不同催化剂负载性能考察

4．1．2 不同载体催化剂对苯酚吸附降解性能考察

4．1．3 催化剂稳定性考察

4．2 FeBTC催化剂性能的研究

4．2．1 反应时间对降解效果的影响

4．2．2 初始pH值对降解效果的影响

4．2．3 催化剂用量对降解效果的影响

4．2．4 催化剂使用次数对降解效果的影响

4．3 小结

5 非均相催化脱酚工艺概念设计

5．1 概念设计在化工设计中的地位

5．2 废水脱苯酚工艺技术方案的选择

5．3 废水脱苯酚工艺原理

5．4 工艺流程框图

5．5 工艺流程图

5．6 工艺设计条件

5．7 关键设备概忿设计

5．7．1 反应器

5．7．2 静置储罐

5．7．3 泵的选型

5．8 三废处理

5．9 工业化放大仍需面临的问题

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

设计项目经历及科研成果