膨润土/表面活性剂一体化工艺吸附去除染化废水中的持久性有机污染物

摘要

持久性有机污染物(POPs)广泛存在于染化废水中，如不得到有效处理，将会造成严重危害，因此，研究并控制染化废水中POPs污染至关重要。本论文采用液液萃取、固相萃取、HPLC及GC/MS等技术，建立了染化废水中POPs的分离、分析方法;以膨润土/表面活性剂一体化工艺替代聚铝絮凝工艺，探讨了一体化工艺的可行性及其对染化废水中典型POPs的去除机制;最后考察了吸附饱和后膨润土热再生的可行性。论文取得了以下有价值的研究结果:
　　 (1)建立了染化废水中POPs的分离、分析方法，探明了废水中的POPs主要有类POPs染料、五氯苯酚、PAHs及PCBs等4大类，其浓度水平分别为50-95mg/L、15-50μg/L、800-1200ng/L和7-20ng/L。POPs染料以分散染料为主(＞85％)，低分子量PAHs和PCB-11是主要的PAHs和PCBs物种，并且多以吸附态存在。
　　 (2)将膨润土/表面活性剂一体化工艺应用于大规模的染化废水处理工程，与常规絮凝工艺，染化废水中典型POPs去除率显著提高，其中类POPs染料去除率为93.6％、五氯苯酚为98.7％，PAHs为90.4％，PCBs为61.4％;同时出水的生物可生化性(B/C)从0.24提高到0.48，为后续生化处理工艺稳定运行和废水达标排放提供了有效的保障。
　　 (3)探明了膨润土/表面活性剂一体化工艺对染化废水中典型POPs的去除机制。膨润土可以通过离子交换吸附阳离子，同时自组装成有机膨润土，再以化学吸附作用去除阴离子型POPs，以分配作用去除非离子型POPs;表面活性剂与POPs间的相互作用可以提高膨润土对其的吸附;自组装有机膨润土可以高效吸附非极性POPs。
　　 (4)考察了吸附饱和后膨润土的热再生。最佳再生条件是450°C加热1.5h，多次再生后样品对苯胺吸附量是原土的6倍，为解决膨润土二次污染提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 持久性有机污染物概述

1．3 染化废水特点及其中POPs治理技术

1．3．1 染化废水特点

1．3．2 废水中POPs治理技术及存在的问题

1．4 有机膨润土及其在POPs处理中的研究进展

1．4．1 膨润土

1．4．2 有机膨润土

1．4．3 有机膨润土在POPs处理中的研究进展

1．5 存在的问题与研究思路

1．6 研究内容与技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

2 染化废水中的典型POPs及其在污水处理系统中的分布

2．1 材料与方法

2．1．1 染化废水来源及样品采集

2．1．2 实验材料与试剂

2．1．3 样品预处理及POPs定量分析

2．1．4 质量保证与质量控制

2．2 结果与讨论

2．2．1 染化废水中的典型POPs及其浓度水平

2．2．2 污水处理系统中的典型POPs及其浓度分布

2．2．3 污水处理系统中典型POPs的相分布规律

2．2．4 污水处理厂中的典型POPs的去除及相关性分析

2．3 本章小结

3 膨润土/表面活性剂一体化工艺处理染化废水

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料与试剂

3．1．2 样品采集及废水水质

3．1．3 吸附实验

3．1．4 样品预处理及污染物分析检测方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 膨润土/表面活性剂一体化工艺参数优化

3．2．2 一体化工艺对染化废水中典型POPs的去除

3．2．3 一体化工艺与常规物化工艺的比较

3．3 本章小结

4 膨润土/表面活性剂一体化工艺吸附去除废水中的阴离子型POPs

4．1 材料与方法

4．1．1 实验材料与试剂

4．1．2 吸附实验

4．1．3 分析测试方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 膨润土及表面活性剂用量对活性蓝13去除效率影响

4．2．2 溶液初始pH对活性蓝13去除效率的影响

4．2．3 吸附等温线

4．2．4 活性蓝13的动力学去除机制

4．2．5 与传统工艺有机膨润土的结构比较

4．3 本章小结

5 膨润土/表面活性剂一体化工艺吸附去除废水中的非离子型POPs

5．1 材料与方法

5．1．1 实验材料与试剂

5．1．2 吸附实验

5．1．3 分析测试方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 不同工艺膨润土用量对非离子型POPs去除效率的影响

5．2．2 溶液初始pH对非离子型POPs去除效率的影响

5．2．3 吸附等温线

5．2．4 吸附动力学

5．3 本章小结

6 膨润土/表面活性剂一体化工艺对复杂废水中典型POPs的去除性能

6．1 材料与方法

6．1．1 实验材料及试剂

6．1．2 吸附实验

6．1．3 分析测试方法

6．2 结果与讨论

6．2．1 单溶质体系吸附

6．2．2 多元溶质体系吸附

6．3 本章小结

7 一体化工艺处理染化废水后有机膨润土污泥的热再生

7．1 材料与方法

7．1．1 实验材料与试剂

7．1．2 一体化工艺制备饱和吸附POPs的有机膨润土

7．1．3 饱和吸附膨润土的热再生实验

7．1．4 分析测试方法

7．2 结果与讨论

7．2．1 工艺条件对饱和吸附膨润土再生效果的影响

7．2．2 热再生对膨润土吸附性能的影响

7．2．3 膨润土吸附剂的多次再生-吸附实验

7．2．4 热再生产物(尾气)分析

7．2．5 再生膨润土的XRD分析

7．3 本章小结

8 结论与建议

8．1 主要结论

8．2 主要创新点

8．3 存在的问题及建议

参考文献

作者简历