超临界水（芬顿）氧化法测定废水中总有机碳的研究

摘要

超临界水氧化法能够使有机污染物在超临界水中迅速、彻底地氧化，根据课题组之前一系列的研究表明:超临界水氧化法测定水样中的总有机碳值是切实可行的，但总有机碳(TOC)检测所需的温度相对较高，加入氧化剂的量较多，氧化剂利用效率低，因此有必要通过实验研究进一步改善和优化。
　　选择高锰酸钾、重铬酸钾、双氧水三种氧化剂，在超临界水氧化的条件下测定含邻苯二甲酸氢钾模拟废水的总有机碳，探索不同氧化剂、温度、氧化剂倍数等因素对废水中总有机碳检测的影响机制。结果表明:在温度440℃，氧化剂倍数n=10的情况下，双氧水作为氧化剂时TOC检出率可达98％以上;在此条件下，用高锰酸钾、重铬酸钾作为氧化剂时TOC检出率分别仅约为11％和8％。说明在超临界水氧化法测定废水样品时，双氧水的氧化能力及效果明显强于高锰酸钾或重铬酸钾。
　　同时研究在超临界水氧化的条件下，以芬顿氧化法测定含邻苯二甲酸氢钾模拟废水的总有机碳。探索pH(2.2～5.2)、Fe2+浓度(0.2～0.8 mg/L)、温度(380～480℃)、压力(23.0～25.0 MPa)、氧化剂倍数(1～20)等因素对废水中总有机碳检测的影响机制。结果表明:温度T=420℃，压力P=24.0 MPa，氧化剂倍数n＞=5，pH=4.4，Fe2+浓度=0.8 mg/L为较优的TOC检测条件，此时测试水样的TOC检出率总体上能达到98％以上，比较同等条件下超临界水氧化法的TOC检出率仅约为87％。因此超临界芬顿氧化法降低了TOC检测所需的温度，提高了氧化剂的利用效率。
　　最后，对建立的TOC测定仪的性能进行了较全面的测试。对同一个邻苯二甲酸氢钾样品进行多次重复实验，测定装置的精密度RSD为0.66％;本实验装置测定TOC检出率为99.7～101.2％，与岛津总有机碳分析仪差异不超过1.2％;在邻苯二甲酸氢钾模拟废水样品的连续测定中，当总有机碳浓度发生变化（从低到高，或从高到底）时，30min左右即可得到稳定的NDIR信号。表明基于超临界水氧化建立的TOC测定装置的精密度高、准确度好，可实现连续检测，响应时间约30min。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 选题背景及意义

1．2 本文研究内容

第二章 文献综述

2．1 总有机碳(TOC)分析检测方法及应用

2．1．1 第一类方法——化学分析法

2．1．2 第二类方法——仪器分析法

2．1．3 其他方法

2．2 超临界水氧化技术及其研究现状

2．2．1 超临界水的特性

2．2．2 超临界水氧化技术原理和特点

2．2．3 超临界水氧化法中的主要影响因素

2．2．4 超临界水氧化法中常见的工艺设备

2．2．5 超临界水氧化法的相关研究

2．2．6 超临界水氧化法在实际应用中存在的问题

2．3 超临界水氧化法应用于水中总有机碳检测的相关研究

2．4 本章小结

第三章 实验部分

3．1 实验原理与方案

3．2 实验试剂

3．3 实验装置

3．3．1 进样单元

3．3．2 反应单元

3．3．3 气液分离单元

3．3．4 NDIR检测单元

3．4 其他相关实验仪器

3．5 实验条件及步骤

3．5．1 实验条件

3．5．2 实验步骤

3．6 实验分析方法

3．6．1 TOC检出率的分析

3．6．2 TOC浓度与NDIR信号值之间的关系建立

3．7 本章小结

第四章 超临界水氧化法测定总有机碳的氧化剂选择研究

4．1 KMnO4为氧化剂的TOC测定

4．1．1 温度的影响

4．1．2 氧化剂倍数的影响

4．2 K2Cr2O7为氧化剂的TOC测定

4．2．1 温度的影响

4．2．2 氧化剂倍数的影响

4．3 H2O2为氧化剂的TOC测定

4．3．1 温度的影响

4．3．2 氧化剂倍数的影响

4．4 本章小结

第五章 超临界芬顿氧化法测定废水总有机碳的实验研究

5．1 催化条件的影响

5．1．1 混合溶液pH

5．1．2 混合溶液Fe2+浓度

5．2 氧化剂倍数的影响

5．3 温度的影响

5．4 压力的影响

5．5 进样流量的影响

5．6 N2流量的影响

5．7 本章小结

第六章 超临界水氧化TOC测定装置的若干参数

6．1 精密度实验

6．2 准确度实验

6．3 TOC检测范围

6．4 响应时间

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表学术论文