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铁碳微电解-Fenton氧化法处理直接蓝2B染料的研究

作　者: 马英群
导　师: 王喜全
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 染料废水铁碳微电解 Fenton反应直接蓝2B
分类号: X791
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

染料废水一般具有污染物浓度高、色度大、成分复杂、难降解等特点,是一种典型的难降解有机废水,传统的废水处理技术难以实现对其达标排放。因此,研发一种高效、经济、适用的染料废水处理技术并探讨其作用机理,对于染料印染行业的废水处理具有积极深远的意义。本文以典型的染料直接蓝2B作为研究对象,采用铁碳微电解-Fenton氧化法对染料水进行处理研究,包括以下三方面内容:(1)对联合方法降解染料直接蓝2B的特性、条件进行深入研究;(2)对铁碳微电解及Fenton试剂氧化法处理染料直接蓝2B的降解历程进行深入的探讨;(3)对联合工艺处理实际印染废水的工艺条件进行初步探讨。通过上述实验研究与理论分析,论文获得了如下研究成果:(1)铁碳微电解法能有效地对模拟染料水进行脱色降解,其最佳反应条件为:对于300mL浓度为8g/L的直接蓝2B染料水,初始pH值为3±0.1,铁屑投加量为10g,铁碳比为1:1.0,反应时间为120min,COD的去除率达到了64.50%。(2)铁碳微电解-Fenton氧化法处理染料水的最佳条件组合为:对于经微电解处理后的浓度为8g/L的直接蓝2B染料水,Fenton氧化过程中双氧水的最佳投加量为37mmol/L,最佳pH值为3±0.1,Fenton试剂最佳作用时间为30min,其COD和色度去除率可分别达到83.9%和93.6%;(3)利用UV、IR、HPLC-MS的谱图分析手段研究铁碳微电解-Fenton氧化法降解直接蓝2B的降解历程,揭示了偶氮类染料的降解规律。铁碳微电解法处理染料过程中通过各种作用破坏了染料的共轭基团结构而使其脱色,但并未使染料结构式中的苯环、萘环等发生开环降解,Fenton试剂产生的羟基自由基具有很强的氧化性,可以将直接蓝2B染料彻底氧化降解。对于直接蓝2B染料,羟基自由基首先攻击偶氮键附近的基团,使其发色基团结构遭到破坏,从而使染料脱色;然后攻击更易于发生氧化反应的基团如萘环、苯环等。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1. 绪论  10-28
  1.1 研究背景  10-12
    1.1.1 我国水资源状况  10
    1.1.2 我国工业废水污染及治理概况  10-12
  1.2 染料的分类  12
  1.3 染料废水的特点  12-13
  1.4 印染及染料废水处理技术现状  13-16
    1.4.1 物理法处理印染及染料废水的技术  13-14
    1.4.2 化学法处理印染废水的技术  14
    1.4.3 生物法处理印染废水的技术  14-16
  1.5 染料废水降解历程的研究现状  16-17
  1.6 铁碳微电解法处理染料废水的研究现状  17-20
    1.6.1 铁碳微电解法概述  17-18
    1.6.2 铁碳微电解法反应基本原理  18-19
    1.6.3 铁碳微电解工艺的研究现状  19-20
  1.7 Fenton 反应处理染料废水的研究  20-25
    1.7.1 Fenton 试剂  20-21
    1.7.2 Fenton 反应处理废水的原理  21-23
    1.7.3 Fenton 反应处理废水的反应特性  23-24
    1.7.4 Fenton 氧化法处理染料废水的研究  24-25
  1.8 本论文研究的主要内容、目的与意义  25-28
    1.8.1 本论文研究的目的及主要内容  25-26
    1.8.2 本论文研究的意义与创新  26-28
2. 实验仪器与分析测试方法  28-36
  2.1 实验仪器  28
  2.2 实验药品  28-31
    2.2.1 实验材料的预处理  29-30
    2.2.2 模拟水样的配制  30
    2.2.3 染料水的水质  30
    2.2.4 染料性质  30-31
  2.3 实验方案  31
  2.4 实验方法  31-36
    2.4.1 铁碳微电解处理染料水  31-32
    2.4.2 Fenton 法处理染料水  32
    2.4.3 理论投加量的计算  32
    2.4.4 分析测试方法  32-36
3. 铁碳微电解处理染料废水的研究  36-46
  3.1 单因素实验  36-43
    3.1.1 pH 值对铁碳微电解反应的影响  36-37
    3.1.2 铁屑投加量对铁碳微电解处理效果的影响  37-39
    3.1.3 铁碳比对铁碳微电解处理效果的影响  39-40
    3.1.4 反应时间对铁碳微电解处理效果的影响  40-41
    3.1.5 反应温度对铁碳微电解处理效果的影响  41-43
  3.2 铁碳微电解最优化条件的实验结果  43-44
    3.2.1 直接蓝2B 染料反应最佳条件  43-44
  3.3 本章小结  44-46
4.Fenton 氧化处理染料废水的研究  46-55
  4.1 单因素实验结果  46-52
    4.1.1 初始pH 值对Fenton 氧化法处理效果的影响  46-47
    4.1.2 H_20_2投加量对Fenton 氧化法处理效果的影响  47-48
    4.1.3 Fe~(2+)投加量对Fenton 氧化法处理效果的影响  48-50
    4.1.4 反应时间对Fenton 氧化法处理效果的影响  50-51
    4.1.5 反应温度对Fenton 氧化法处理效果的影响  51-52
  4.2 Fenton 氧化法最优化条件的实验结果  52-54
    4.2.1 染料直接蓝2B 的最佳条件  52-54
  4.3 本章小结  54-55
5. 铁碳微电解处理直接蓝2B 过程中染料的降解历程探讨  55-60
  5.1 直接蓝2B 铁碳降解过程的谱图分析  55-59
    5.1.1 直接蓝2B 铁碳降解过程的紫外-可见吸收光谱分析  55-57
    5.1.2 直接蓝2B 铁碳降解过程的红外谱图分析  57-59
  5.2 本章小结  59-60
6.Fenton 氧化法处理直接蓝2B 过程中染料降解历程探讨  60-74
  6.1 Fenton 氧化法对直接蓝2B 降解历程的研究  60-72
    6.1.1 Fenton 氧化法降解直接蓝2B 的紫外-可见吸收光谱分析  60-61
    6.1.2 Fenton 氧化法降解直接蓝2B 的红外光谱分析  61-64
    6.1.3 Fenton 氧化法降解直接蓝2B 的液相-质谱分析  64-70
    6.1.4 直接蓝2B 降解历程  70-72
  6.2 本章小结  72-74
7. 实际印染废水处理的实验研究  74-80
  7.1 试验用水的来源及特点  74
  7.2 工艺流程的确定  74-75
  7.3 可生化对比实验研究  75-77
    7.3.1 实验方法  76
    7.3.2 实验结果  76-77
  7.4 连续运行的实验研究  77-78
  7.5 运行成本分析  78-79
  7.6 本章小结  79-80
8. 结论与展望  80-82
  8.1 结论  80-81
  8.2 展望  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
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铁碳微电解-Fenton氧化法处理直接蓝2B染料的研究

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