微波辅助过二硫酸盐对渗滤液中腐殖酸的降解研究

论文摘要

垃圾渗滤液中含有大量腐殖酸（HA）,是化学需氧量（COD）的重要组成部分。HA是一类典型的大分子难降解有机物,它能够络合重金属离子、影响色味,还可以形成有毒副产物。HA的降解是垃圾渗滤液处理的关键之一。因其难生化,不易被传统生物法降解。过硫酸盐高级氧化技术是近年来兴起的新型高级氧化技术。过二硫酸盐（PS）传统的活化方法包括热、光、过渡金属离子。微波（MW）具有加热快、高效、均匀等特点,可以快速活化PS形成硫酸根自由基（SO4-）。实验在一台改装后的的家用微波炉（功率为800 W）中进行,通过研究影响因素和自由基机理等内容,探讨微波辅助过二硫酸盐（MW+PS）技术对垃圾渗滤液中HA的降解。研究内容如下:（1）通过检测254 nm下吸光度(UV254)变化、400 nm下吸光度（VIS400）变化、紫外可见光谱等指标,研究了MW+PS氧化法对HA降解的可行性。结果表明5 mmol/L的PS在MW中被活化,反应30 min后对100 mg/L的HA降解率接近100%。通过对反应前后总有机碳（TOC）的表征发现,MW+PS不仅能够降解HA,还能将其矿化,MW反应30 min,100 mmol/L的PS对100 mg/L HA的TOC去除率可达到98%。HA降解效率随PS浓度的升高而增加,随HA浓度的增加而降低;pH = 4,7,10,12.8条件下,MW+PS对HA的降解效率都很高。叔丁醇（TBA）和甲醇（MA）被用作化学探针验证反应过程中自由基的种类,实验结果发现,在降解HA过程中,酸性条件下,SO4-占主导,碱性条件下,羟基自由基（·OH）占主导。（2）用树脂吸附分离法对渗滤液中HA进行分离与提取,采用MW+PS对提取的HA进行降解。通过对UV-vis光谱和不同pH下的UV254、VIS400检测表征MW+PS对垃圾渗滤液中HA的降解效果。结果发现,MW+PS工艺对TOC和COD去除率分别为55%和58.9%,而且不同初始pH下（pH = 3,7,13）HA反应30 min后UV254和VIS400去除率均可到到95%以上。（3）垃圾渗滤液液中含有大量的Cl-,国标法测COD不能有效消除Cl-的干扰。比较了重铬酸钾回流法、快速消解分光光度法、碱性高锰酸钾法以及紫外分光光度法对COD的检测,对Cl-所产生的干扰进行讨论。确定在水质稳定的垃圾渗滤液中采用紫外分光光度法检测COD可以避免Cl-带来的干扰,可以快速准确的检测渗滤液中COD。（4）探讨了MW+PS工艺对实际垃圾渗滤液（COD浓度为3074.4 mg/L,Cl-浓度为5325 mg/L）的降解情况,同时比较了MW辅助过氧化氢（MW+H2O2）、MW辅助过一硫酸盐（MW+PMS）对COD去除率的作用,结果发现氧化剂浓度为0.3 mol/L情况下,MW+H2O2、MW+PMS、MW+PS在30 min内的COD去除率分别为42%、80%、97%,MW+PS的去除率更高、反应更温和、更利于控制。其中氧化剂浓度越高,COD去除率越高;渗滤液中含有大量Cl-,因能够捕获反应中的自由基生成Cl2而影响COD的去除效率,其中加入H2O2和PS的溶液COD去除率有一定程度的增加,加入PMS的溶液COD去除率稍有降低。MW+PS工艺在酸性、中性、碱性条件下（pH = 2 - 12）对垃圾渗滤液COD的去除率都很高;当温度大于等于85℃时,MW加热比传统加热方式去除率高;活性炭在MW+PS技术处理垃圾渗滤液中具有明显的增强作用,可以使COD去除率升高,但是反应过程中PS的加入量是主要因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 垃圾渗滤液中的腐殖酸
• 1.1.1 垃圾渗滤液
• 1.1.2 目前存在的主要问题
• 1.1.3 垃圾渗滤液中腐殖质及其危害
• 1.1.4 腐殖酸的处理技术
• 1.2 微波辅助过二硫酸盐技术的研究进展
• 1.2.1 微波技术在水处理领域的应用
• 1.2.2 过硫酸盐
• 1.2.3 过硫酸盐活化方法
• 1.2.4 微波辅助过二硫酸盐技术
• 1.3 研究的目的、意义及研究内容
• 1.3.1 研究的目的及意义
• 1.3.2 研究内容
• 2 商品腐殖酸的降解
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验装置与仪器
• 2.2.3 商品腐殖酸的预处理
• 2.2.4 检测方法
• 2.2.5 实验步骤
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 商品腐殖酸的降解
• 2.3.2 UV-vis
• 2.3.3 腐殖酸浓度的影响
• 2.3.4 过二硫酸盐浓度的影响
• 2.3.5 初始pH 值的影响
• 3^-/C0₃^2-的影响'>2.3.6 HC0₃^-/C0₃^2-的影响
• 2.3.7 活性炭的影响
• 2.3.8 自由基机理
• 2.4 本章小结
• 3 渗滤液中所提取腐殖酸的降解
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验装置与检测方法
• 3.2.3 腐殖酸的提取方法
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 UV-vis
• 3.3.2 初始pH 值的影响
• 3.3.3 COD 和TOC 变化
• 3.4 本章小结
• 4 垃圾渗滤液 COD 检测方法中 Cl-干扰问题的讨论
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 重铬酸钾回流法
• 4.3.2 快速消解分光光度法
• 4.3.3 碘化钾-碱性高锰酸钾法
• 4.3.4 紫外分光光度法
• 4.4 本章小结
• 5 实际垃圾渗滤液的降解
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验装置与检测方法
• 5.2.3 渗滤液预处理
• 5.3 对实际垃圾渗滤液的处理
• 5.3.1 COD 的去除
• 5.3.2 过氧化物用量的影响
• -的影响'>5.3.3 Cl^-的影响
• 5.3.4 初始pH 值的影响
• 5.3.5 温度的影响
• 5.3.6 活性炭的影响
• 5.4 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读期间发表和撰写的学术论文与研究成果
• 获奖经历