论文题目: 微波促进含铬矿物催化氧化甲基橙的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 采矿工程
作者: 刘作华
导师: 李晓红
关键词: 微波,含铬矿物,催化氧化,偶氮染料废水,甲基橙
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础之一,我国当前正处于发展时期,采矿尤为重要。然而,矿产开发所带来的环境污染也日益受到人们的关注。因此,对采矿废弃物和污染物进行适当、有效的资源化利用,是推动采矿工程可持续发展的重要途径之一。本论文以含铬矿物为催化剂,采用高级氧化技术,并结合微波促进手段,开展偶氮染料废水治理的研究,以达到综合利用含铬矿物、以废治废的目的,为环境保护提供新方法和新途径。甲基橙是典型的偶氮结构化合物,本论文以甲基橙溶液为偶氮染料模拟废水,探索性地开展了以下三个方面的工作:（1）为探索微波对H2O2分解产生·OH的促进作用,实验研究了微波-H2O2体系降解低浓度甲基橙溶液的可行性。（2）为提高Fenton法产生·OH的效率,实验采用微波作为促进手段。本文首次研究了微波-Fenton法处理甲基橙溶液的动力学行为,并实验对比研究了Fenton法、加热-Fenton法、超声波-Fenton法处理甲基橙溶液的不同效果。（3）含铬废水、含铬废渣是一类毒性强的重金属废物,其治理和资源化综合利用一直是人们关注的问题。同时,一些偶氮染料废水中也存在铬离子。从实现循环经济的思想出发,论文首次以Cr3+、Cr6+、铬渣等含铬矿物代替Fe2+作为催化剂,分别与H2O2形成类Fenton试剂,研究了微波促进含铬矿物催化氧化处理甲基橙溶液的可行性及脱色降解机理。通过对微波催化氧化甲基橙溶液的实验研究和理论分析,本论文获得如下研究结果:（1）微波或H2O2单独作用于甲基橙溶液时,不能有效地将其降解脱色。微波促进H2O2产生·OH而能更有效地降解甲基橙,这是微波热效应和非热效应共同作用的结果。微波促进手段具有高效、省时、节能、矿化度高等优点,具有理论研究意义和广阔的应用前景。（2）在低浓度下,微波促进H2O2降解甲基橙溶液的反应呈一级反应特征,其动力学方程为lnC/[C] = -2.473t-2.738。甲基橙溶液pH值<3.1时,甲基橙溶液的脱色率近100%;而甲基橙溶液pH值>3.1时,不利于甲基橙降解反应的进行。然而,微波-H2O2法处理高浓度甲基橙溶液时,甲基橙溶液的COD去除率低,需采用催化氧化法。（3）微波-Fenton法较Fenton法、加热Fenton法、超声波-Fenton法有更高的降解有机物效率和H2O2利用率。利用微波和直接加热两种方法提高了甲基橙溶液温度,能加速溶液脱色和COD去除。微波-Fenton法能扩大甲基橙溶液的pH值适用范围。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
1 高级氧化技术概述
1.1 高级氧化技术的特点
1.2 高级氧化技术发展
1.2.1 光化学氧化法
1.2.2 Fenton 类氧化法
1.2.3 臭氧类氧化法
1.2.4 超临界水氧化法
1.2.5 超声辐射降解法
1.2.6 辐照法
1.2.7 高级氧化水处理技术有待解决的问题
1.3 高级氧化技术在染料废水处理中的应用研究进展
1.3.1 染料废水概述
1.3.2 染料废水治理技术现状
1.3.3 染料废水处理存在的问题及发展趋势
1.4 高级氧化技术的促进手段
1.4.1 微波在废水处理中的应用
1.4.2 超声波在染料废水处理中的应用
1.5 本论文的研究目的及主要内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 主要研究内容
2 微波促进 H202处理甲基橙溶液的研究
2.1 高级氧化技术中的H202
2.2 实验方法及仪器
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 实验方法
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 H202浓度对脱色率的影响
2.3.2 微波作用时间对脱色率的影响
2.3.3 溶液pH 对脱色率的影响
2.3.4 甲基橙溶液浓度对甲基橙降解的影响
2.3.5 微波-H202法处理甲基橙溶液的紫外可见光谱图
2.4 微波促进化学反应原理
2.4.1 微波对简单分解反应速率的影响
2.4.2 弱微波对复杂化学反应的影响
2.4.3 微波场中有耗物质内的温度分布
2.4.4 微波化学反应机理探讨的依据
2.5 本章小结
3 微波-FENTON 法处理甲基橙溶液的研究
3.1 FENTON 试剂氧化原理
3.1.1 Fenton 试剂基本原理
3.1.2 类Fenton 试剂基本原理
3.2 FENTON 法处理难降解有机废水的研究及发展
3.2.1 光-Fenton 试剂
3.2.2 电-Fenton 试剂
3.2.3 Fenton 法在染料废水处理中的应用
3.3 微波-FENTON 法处理甲基橙溶液的研究
3.3.1 实验仪器
3.3.2 实验结果与讨论
3.4 超声波-FENTON 法处理甲基橙溶液的研究
3.4.1 实验仪器及方法
3.4.2 实验结果与讨论
3.4.3 超声-Fenton 法降解甲基橙溶液的机理研究
3.5 微波-FENTON 法降解甲基橙溶液的机理研究
3.6 本章小结
4 微波-含铬矿物催化氧化法处理甲基橙溶液的研究
4.1 含铬矿物与印染废水
4.1.1 含铬矿物在印染中的应用
4.1.2 含铬矿物在染料中的应用
4.2 微波-铬(III)-H_2O_2体系处理甲基橙溶液的研究
4.2.1 主要试剂及方法
4.2.2 实验结果与讨论
4.3 微波-CR(VI)-H_2O_2体系处理甲基橙溶液的研究
4.3.1 实验材料及方法
4.3.2 实验结果与讨论
4.4 微波-铬渣-H_2O_2体系处理甲基橙溶液的研究
4.4.1 实验材料及方法
4.4.2 实验结果与讨论
4.5 微波-含铬矿物-H_2O_2体系催化氧化机理研究
4.6 含铬废弃物资源化研究进展
4.6.1 含铬废水治理与资源化研究进展
4.6.2 含铬废渣治理与资源化研究进展
4.7 本章小结
5 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2006-12-05
参考文献
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