Zn-杂多酸盐纳米管催化氧化难降解制药废水的研究

论文摘要

本文以我国北方某大型合成制药企业的高浓度难降解废水为研究对象,开展了制药废水处理联合工艺的研究,取得了较好的效果,可以保证高浓度难降解制药废水经本文所提工艺处理后,达到国家达标排放的标准（GB8978-1996）的要求。自主设计、首次合成了新型的纳米级金属杂多酸盐催化剂——Zn1.5PW12O40纳米管。实验证明Zn1.5PW12O40纳米管催化活性好、耐水性能好、易于与水分离。通过GC/MS检测中间产物与文献报道自由基降解产物对比结合文献提供的羟基自由基机理,对Zn1.5PW12O40紫外光降解苯酚和Zn1.5PW12O40臭氧催化氧化降解苯胺的机理进行了探讨。Zn1.5PW12O40紫外光降解苯酚和Zn1.5PW12O40臭氧催化氧化降解苯胺时,·OH自由基起主导作用,并由自由基引发一系列的化学反应对复杂有机物进行了有效的降解。研究了Zn1.5PW12O40纳米管在紫外、空气及臭氧体系中对难降解制药废水的催化氧化,获取了最佳操作条件。通过对Zn1.5PW12O40纳米管在三个体系中的经济性和可操作性比较分析,确定了Zn1.5PW12O40/ O3体系为难降解制药废水预处理工艺。该体系能将废水的B/C值由0.05提高到0.6,有利于后续的生物处理。采用GC/MS对制药废水中的难降解的硝基苯类、吡啶类等有机物经该工艺处理后的组成进行了测定,定量说明了硝基苯等难降解类有机物的去除效率。采用UNITANK-BAF组合工艺处理Zn1.5PW12O40催化臭氧氧化后废水,出水清澈透明,COD浓度小于500mg/L,符合国家达标排放的标准的要求。为难降解制药废水的有效处理提供了一种新方法和新催化剂。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 制药行业难生物降解废水的污染现状及处理技术
• 1.2.1 制药工业难生物降解废水的来源及特点
• 1.2.2 制药行业难降解废水对环境的影响
• 1.2.3 国内外高浓度难生物降解制药废水处理技术研究现状
• 1.3 催化氧化技术在废水处理领域的研究
• 1.3.1 光催化氧化
• 1.3.2 多相催化氧化
• 1.3.3 超临界催化氧化
• 1.3.4 臭氧催化氧化
• 1.4 金属杂多酸及其盐催化剂简介及在废水处理领域的研究现状
• 1.4.1 杂多酸结构概述
• 1.4.2 杂多酸特点
• 1.4.3 多酸催化剂在废水处理领域的研究
• 1.5 工业废水生物处理技术
• 1.5.1 生物处理技术概述
• 1.5.2 UNITANK的工艺特点
• 1.5.3 BAF工艺进展
• 1.6 课题的提出
• 1.6.1 课题的提出和实际意义
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 创新点
• 第2章 催化剂的制备、表征及催化性能
• 2.1 制备、表征
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.2 结果讨论
• 1.5PW₁₂O₄₀纳米管的催化性能'>2.2 Zn_1.5PW₁₂O₄₀纳米管的催化性能
• 1.5PW₁₂O₄₀纳米管的光催化性能'>2.2.1 Zn_1.5PW₁₂O₄₀纳米管的光催化性能
• 1.5PW₁₂O₄₀纳米管的化学氧化催化性能'>2.2.2 Zn_1.5PW₁₂O₄₀纳米管的化学氧化催化性能
• 1.5PW₁₂O₄₀纳米管催化剂光催化氧化难降解制药废水研究'>第3章 Zn_1.5PW₁₂O₄₀纳米管催化剂光催化氧化难降解制药废水研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 指标的选取
• 3.1.2 试剂、仪器及测试方法
• 3.1.3 反应器
• 3.1.4 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 光催化反应机理研究
• 3.3.1 GC/MS操作条件
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 小结
• 1.5PW₁₂O₄₀催化氧化难降解制药废水研究'>第4章 纳米管常温常压空气Zn_1.5PW₁₂O₄₀催化氧化难降解制药废水研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要的实验分析仪器及分析方法
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 1.5PW₁₂O₄₀/03催化氧化难降解制药废水研究'>第5章 Zn_1.5PW₁₂O₄₀/03催化氧化难降解制药废水研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 工艺流程
• 5.2 结果与讨论
• 1.5PW₁₂O₄₀纳米管催化臭氧氧化难降解制药废水反应历程研究'>5.3 Zn_1.5PW₁₂O₄₀纳米管催化臭氧氧化难降解制药废水反应历程研究
• 5.3.1 特征污染物的选取
• 5.3.2 实验试剂及分析方法
• 5.3.3 实验结果分析
• 5.3.4 反应机理研究分析
• 1.5PW₁₂O₄₀/03催化氧化对难降解制药废水中间产物分析'>5.3.5 Zn_1.5PW₁₂O₄₀/03催化氧化对难降解制药废水中间产物分析
• 5.4 小结
• 第6章 紫外、空气、臭氧三种体系的处理效果比较
• 6.1 三种体系下对废水的处理效果比较
• 6.1.1 对废水的可生化性改变的比较
• 6.1.2 对废水的COD的去除率比较
• 6.2 三种体系的降解机理比较
• 6.3 三种体系应用范围比较
• 6.4 成本比较
• 6.5 三种催化氧化体系比较后结论
• 第7章 预处理后废水的生物处理研究
• 7.1 生物处理工艺流程及试验方法
• 7.2 废水水质
• 7.3 生物处理装置的启动与运行
• 7.3.1 生物处理装置结构及工作原理
• 7.3.2 生物处理装置的启动
• 7.3.3 生物处理装置的稳定运行
• 7.3.4 生物处理装置中溶解氧的研究
• 7.4 臭氧催化氧化-UNITANK-BAF联合工艺结果分析
• 7.4.1 生物处理出水组成分析
• 1.5PW₁₂O₄₀催化臭氧氧化、生物处理过程的有机组分变化分析'>7.4.2 Zn_1.5PW₁₂O₄₀催化臭氧氧化、生物处理过程的有机组分变化分析
• 7.5 生物处理工艺研究结论
• 第8章 结论与建议
• 参考文献
• 附录
• 攻读博士期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract