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山梨酸废水资源化处理工艺的研究

作　者: 王龙龙
导　师: 朱兆友
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 山梨酸废水 Fenton试剂超声波蒸发汽提
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

山梨酸生产的缩合、水解以及精制过程中,将产生一股含醋酸、甲苯及山梨酸的高浓度有机废水。该废水具有可生化性差、有机物和氯离子含量高的特点。尽管许多学者和机构对此进行了研究,但迄今尚无成功的工业化处理工艺。针对山梨酸废水目前的处理现状及废水的特殊性,本文探讨了中和混凝—蒸发—汽提—超声联合Fenton试剂氧化的处理工艺。考察了混凝过程中混凝剂的类型、混凝剂的用量及搅拌时间等因素;蒸发过程考察了废水中固含物的溶解度及沸点升高等因素;汽提过程的蒸汽用量和采出率对塔底出水CODcr的影响;对于超声联合Fenton试剂的深度氧化处理单元,考察了超声波功率、硫酸亚铁和双氧水浓度等因素对CODcr去除率的影响,并对氧化过程动力学进行了研究。利用Aspen模拟软件对蒸发和汽提单元进行了工业化模拟计算,并进行了经济效益分析。结果表明:1、混凝过程,选用氢氧化钙复配聚丙烯酰胺作为混凝剂,在氢氧化钙用量为16g/L,聚丙烯酰胺用量为5mg/L,絮凝温度50℃,搅拌时间3min,搅拌速度200r/min时,CODcr去除率可达43.1%,絮体沉降速度为0.9m/h。2、蒸发过程除掉盐及高沸点有机物,经蒸发处理后,CODcr降低至16640mg/L。3、汽提过程中,维持进料量20L/h,当采出率为进料的1.1%,蒸汽用量为2.3kg/h时,出水CODcr降至1887mg/L。4、氧化单元在超声功率400w,pH值为3.0,反应温度为60℃,H2O2用量为0.5Qth,即6.020 mL/L,Fe2+用量为0.04 mol?L―1,反应时间为40min的条件下,CODcr降至100mg/L以下。5、采用关联反应温度、硫酸亚铁浓度和双氧水浓度三种影响因素的指数型经验模型,用线性回归法对不同氧化降解时间的CODcr去除率进行定量分析,最终得到动力学方程如下式: -dc/dt=20.807exp（-14907/RT）[FeSO₄]^0.7443[H₂O₂]^0.57966、利用Aspen模拟软件对蒸发和汽提单元进行模拟计算,确定了蒸发单元和汽提单元的基本工艺参数,并验证了其在工业应用上的可行性。通过技术及经济效益分析可知,采用此工艺处理山梨酸废水,具有较高的社会效益与经济效益。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
前言  11-13
1 文献综述  13-25
  1.1 山梨酸工艺废水的产生及处理现状  13-22
    1.1.1 工艺概况及废水来源  13-14
    1.1.2 废水特点  14-15
    1.1.3 处理现状  15-22
    1.1.4 目前存在问题  22
  1.2 本研究拟采用的工艺路线及研究内容  22-25
    1.2.1 拟采用的工艺路线  22-23
    1.2.2 研究内容  23-25
2 混凝过程的实验研究  25-41
  2.1 混凝的概念及分类  25
  2.2 混凝机理  25-26
  2.3 影响混凝作用效果的主要因素  26-28
  2.4 混凝实验  28-29
  2.5 实验结果与讨论  29-38
    2.5.1 混凝剂的选择  29-32
    2.5.2 影响混凝效果的因素  32-36
    2.5.3 正交试验考查各因素的影响  36-38
  2.6 本章小结  38-41
3 蒸发加汽提工艺处理山梨酸废水  41-51
  3.1 蒸发过程的实验研究  41-44
    3.1.1 实验装置  41-42
    3.1.2 实验方法  42
    3.1.3 实验内容  42-44
  3.2 汽提过程的实验研究  44-47
    3.2.1 实验装置  44-45
    3.2.2 实验方法  45-46
    3.2.3 实验结果  46-47
  3.3 气相色谱分析废水成分  47-49
    3.3.1 气相色谱分析条件  48
    3.3.2 蒸发冷凝液色谱图  48-49
    3.3.3 汽提塔塔底排水  49
  3.4 本章小结  49-51
4 超声联合 Fenton 试剂深度处理山梨酸废水  51-77
  4.1 超声波对有机物降解的作用机理  51-53
    4.1.1 空化理论  51
    4.1.2 自由基理论  51-52
    4.1.3 絮凝作用  52
    4.1.4 超声降解有机物对象及效果  52-53
  4.2 Fenton 试剂氧化机理  53-54
  4.3 Fenton 试剂氧化法的影响因素  54-55
  4.4 超声联合Fenton 试剂处理山梨酸废水  55-76
    4.4.1 试验方法  55
    4.4.2 结果与讨论  55-64
    4.4.3 超声波辅助Fenton 试剂降解有机物的动力学研究  64-76
  4.5 本章小结  76-77
5 工业化模拟与优化及经济效益分析  77-89
  5.1 蒸发和汽提工艺流程及灵敏度分析  77-87
    5.1.1 蒸发和汽提工艺流程  77-80
    5.1.2 汽提塔塔顶采出量的影响  80-81
    5.1.3 汽提塔进料位置的影响  81-82
    5.1.4 蒸汽用量的影响  82-83
    5.1.5 各因素对塔底排水中甲苯和乙醇含量的影响  83-87
  5.2 经济效益分析  87-88
  5.3 本章小结  88-89
结论与建议  89-91
参考文献  91-97
附录  97-101
致谢  101-102
攻读学位期间发表的学术论文目录  102-103

山梨酸废水资源化处理工艺的研究

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