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Fenton、电-Fenton氧化降解香精香料和苯酚废水的研究

作　者: 刘环宇
导　师: 杨春平
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 香精香料苯酚 Fenton试剂电-Fenton 降解效率
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

香精香料、苯酚等工业产生的有机废水化学需氧量高(CODCr>4000mg/L),含生化法不能降解的化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物苯等),是高浓度、有毒有害、难降解的有机废水,危害非常大。若不经处理就排入水体会使水生物中毒,农作物减产,引发各种疾病。传统的水处理技术对高浓度难降解废水的处理有限,研究有效的方法解决污水处理的问题十分有意义。Fenton试剂通过H2O2和Fe2+作用产生·OH,使其具有极强的氧化能力,特别适用于难降解有机废水的氧化处理,因此Fenton试剂法是废水处理技术的主要发展方向之一。由于吸附、混凝、萃取等方法对废水的处理效果不明显,因此采用Fenton试剂氧化降解香精香料废水。经过一系列的实验,探讨了不同pH值、H202(30%)、FeSO4·7H2O用量和反应时间等因素对CODcr去除率的影响。结果表明：在pH值为3、H202投加量为40mL/L、FeSO4·7H2O投加量为4.0 g／L、反应时间为3.0 h时,CODcr去除率为75%,色度去除率达到最高值82%。Fenton试剂对于香精香料生产废水的CODcr和色度都有较好处理效果。电Fenton作为类Fenton试剂比传统的Fenton试剂有较好的处理效果,本研究采用电-Fenton氧化降解苯酚模拟废水,采用双石墨为电极中间填充活性炭颗粒的反应器对100 mg／L的苯酚模拟废水进行处理研究,重点考察该方法降解率、CODcr和反应体系矿化能力的影响,并探讨了双石墨电极法对苯酚的降解行为。结果表明,常温条件下(25℃±1℃),反应过程中使溶液的pH值为3.0(±0.01)；电流为0.3 A；亚铁离子投加量为0.1 mmol/L;活性炭颗粒投加量为100 g的情况下电解60 min,苯酚的去除率达到93%；CODcr去除率达到65%。随着电解时间的加长当反应时间到达6h以上其苯酚基本矿化完全。加入·OH清除剂Na2CO3发现苯酚的降解效率明显下降,表明在反应过程中会产生高活性的·OH和H2O2,体系中苯酚的电催化氧化是由直接氧化和间接氧化的协同作用共同去除,从而决定了其有较高的矿化能力。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
插图所引  11-12
附表所引  12-13
第1章绪论  13-29
  1.1 合成香料及酚类的生产和使用现状  13
    1.1.1 合成香料生产和使用现状  13
    1.1.2 酚类生产和使用现状  13
  1.2 合成香料废水及酚类生产废水性质  13-14
    1.2.1 合成香料生产废水性质  13-14
    1.2.2 酚类生产废水性质  14
  1.3 合成香料及酚类引起的环境污染  14-16
    1.3.1 合成香料引起的环境污染问题  14-15
    1.3.2 酚类引起的环境污染问题  15-16
  1.4 合成香料及酚类生产废水处理技术概况  16-20
    1.4.1 合成香料生产废水处理技术概况  16-19
    1.4.2 酚类生产废水处理技术概况  19-20
  1.5 Fenton试剂法处理技术概述  20-23
    1.5.1 方法简介  20-21
    1.5.2 反应原理  21-22
    1.5.3 废水处理中的应用  22-23
  1.6 电-Fenton处理技术概述  23-27
    1.6.1 研究进展  23-25
    1.6.2 难降解废水处理的应用  25-27
  1.7 立题目的、研究内容、研究思路与创新点  27-29
    1.7.1 立题目的  27-28
    1.7.2 研究内容  28
    1.7.3 研究思路  28
    1.7.4 创新点  28-29
第2章 Fenton试剂法处理香精香料废水的研究  29-40
  2.1 前言  29-30
    2.1.1 废水来源及水质特性  29
    2.1.2 混凝及吸附处理  29-30
  2.2 实验部分  30-32
    2.2.1 实验原理  30-32
    2.2.2 主要实验仪器  32
    2.2.3 实验药品  32
  2.3 实验主要参数测定方法  32-34
    2.3.1 pH值的测定  32-33
    2.3.2 COD的测定  33-34
    2.3.3 实验步骤  34
  2.4 结果与讨论  34-39
    2.4.1 pH值对废水去除效果的影响  34-36
    2.4.2 FeSO_4·7H_2O对废水去除效果的影响  36
    2.4.3 H_2O_2对废水去除效果的影响  36-37
    2.4.4 反应时间对废水去除效果的影响  37-38
    2.4.5 H_2O_2投加次数对废水去除效果的影响  38-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章双石墨电极中间填充活性炭体系降解苯酚的研究  40-55
  3.1 前言  40-41
    3.1.1 苯酚的工业生产  40
    3.1.2 世界苯酚的生产与消费现状  40-41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 主要实验仪器  41
    3.2.2 实验药品  41-42
    3.2.3 实验装置与材料  42
    3.2.4 实验方法  42-43
  3.3 实验主要参数测定方法  43
  3.4 结果与讨论  43-54
    3.4.1 Fenton与电-Fenton的对比  43-45
    3.4.2 pH值对苯酚降解效率的影响  45-46
    3.4.3 Fe~(2+)对苯酚降解效率的影响  46-47
    3.4.4 电流对苯酚降解效率的影响  47-48
    3.4.5 苯酚与溶液COD_(Cr)降解效率的对比  48-49
    3.4.6 液相色谱及降解途径  49-52
    3.4.7 电催化氧化降解途径  52-53
    3.4.8 不同降解方法的对比  53-54
  3.5 本章小结  54-55
结论  55-58
  1 实验结论  55-56
  2 Fenton试剂的前景及存在问题  56
  3 电-Fenton技术的前景及存在的问题  56-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  65

Fenton、电-Fenton氧化降解香精香料和苯酚废水的研究

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