两种高级氧化技术在脱墨废水处理中的应用

论文摘要

近年来,随着废纸回收利用的加大,由此产生的脱墨废水正成为造纸过程中的一种新的污染源。高级氧化技术在处理受有机物污染的水体中有着广泛的应用前景,在水处理中应用的研究十分活跃。本文分别采用混凝,Fenton试剂,超声波-Fenton联用,微波催化氧化-Fenton联用等技术对脱墨废水进行处理。主要研究结果如下:使用聚合氯化铝（PAC）和非离子型聚丙烯酰胺（PAM）对脱墨废水进行预处理是可行的。原废水COD高达2013 mg / L,经混凝后COD去除率可达到79.6%。混凝后上层清液经Fenton试剂,超声波-Fenton联用法两种方法处理后,COD去除率分别达到59.0%和80.5%。结果表明:超声-Fenton法具有明显的协同效应,其结果优于Fenton试剂法与超声法的简单加合。其最佳实验条件是:超声强度12 W/cm2,Fenton试剂用量:Fe2+与H2O2的浓度均为250mg / L,废水pH值3,温度50℃,反应时间30分钟。采用微波催化氧化和微波催化氧化-Fenton法均能对混凝后清液的COD进行有效去除。但后者效果好于前者。采用微波催化氧化-Fenton法处理100ml脱墨废水的最佳实验条件为:活性炭用量0.3g,Fenton试剂用量:Fe2+与H2O2的浓度均为150mg / L,废水pH值3,温度60℃,反应时间24分钟,COD去除率达到82.4%。实验中的活性炭可重复利用10次以上,废水COD去除率保持稳定。此外,还分别通过正交试验、动力学实验探讨了最佳试验条件、动力学特性。结果表明:几种处理方法在处理脱墨废水时均符合宏观一级反应。通过气质联用对脱墨废水处理前后的有机物进行分析,进一步确定了脱墨废水的处理效果。经超声波-Fenton法和微波催化氧化-Fenton法处理后的脱墨废水主要污染指标都已基本达到国家一级排放标准,并可以部分回用。两种方法均为脱墨废水的处理开辟了新的途径,为实现脱墨废水的最终零排放提供了新的方法,具有一定应用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 研究背景
• 立题依据和研究目的
• 1 文献综述
• 1.1 脱墨废水介绍
• 1.1.1 脱墨废水的来源与污染特征
• 1.1.2 脱墨废水处理现状
• 1.2 高级氧化技术
• 1.2.1 高级氧化技术的提出
• 1.2.2 高级氧化技术的特点
• 1.2.3 高级氧化技术机理
• 1.3 Fenton 试剂处理有机废水
• 1.3.1 Fenton 试剂
• 1.3.2 Fenton 试剂处理废水机理
• 1.3.3 Fenton 试剂在处理废水方面进展
• 1.4 超声化学及其在废水处理中的应用
• 1.4.1 超声化学
• 1.4.2 超声化学降解有机物机理
• 1.4.3 超声化学在降解有机污染物和处理废水方面的进展
• 1.5 微波在废水处理中的应用
• 1.5.1 微波加热基础理论
• 1.5.2 微波诱导催化化学反应原理
• 1.5.3 微波诱导技术在废水治理方面的进展
• 2 混凝/Fenton 法处理脱墨废水
• 2.1 主要仪器和试剂
• 2.1.1 实验仪器与药品
• 2.1.2 主要试剂的配制
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 废水处理的方法
• 2.2.2 主要污染指标的测定原理和方法
• 2.2.3 主要数据的计算方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 脱墨废水的性质
• 2.3.2 PAC/PAM 对混凝效果的影响
• 2.3.3 pH 值对混凝效果的影响
• 2.3.4 Fenton 法处理废水时各种因素对处理效果的影响
• 2.3.4.1 试剂用量对 COD 去除率的影响
• 2+浓度对 COD 去除率的影响'>2.3.4.2 Fe²⁺浓度对 COD 去除率的影响
• 2O₂ 浓度对COD 去除率的影响'>2.3.4.3 H₂O₂ 浓度对COD 去除率的影响
• 2.3.4.4 溶液pH 值对 COD 去除率的影响
• 2.3.4.5 反应温度和时间对COD 去除率的影响
• 2.3.5 正交实验
• 2.3.6 动力学实验
• 2.4 本章小结
• 3 超声－Fenton 法处理脱墨废水
• 3.1 主要仪器和试剂
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 废水处理的方法
• 3.2.2 废水在气相色谱分析前的萃取处理
• 3.2.3 色谱分析条件
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 不同处理方法的对比研究
• 3.3.2 pH 值对 COD 去除率的影响
• 3.3.3 Fenton 试剂用量对处理效果的影响
• 2+浓度对 COD 去除率的影响'>3.3.3.1 Fe²⁺浓度对 COD 去除率的影响
• 2O₂ 浓度对COD 去除率的影响'>3.3.3.2 H₂O₂ 浓度对COD 去除率的影响
• 3.3.4 超声强度对 COD 去除率的影响
• 3.3.5 温度对 COD 去除率的影响
• 3.3.6 正交实验
• 3.3.7 动力学实验
• 3.3.8 色谱分析实验结果
• 3.3.8.1 气相色谱分析结果
• 3.3.8.2 GC－MS 分析结果
• 3.4 本章小结
• 4 微波催化氧化－Fenton 法处理脱墨废水
• 4.1 主要仪器和试剂
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 不同反应体系的对比研究
• 4.3.2 活性炭的表面变化
• 4.3.3 微波催化氧化－Fenton 法处理脱墨废水
• 4.3.3.1 Fenton 试剂用量对微波催化氧化效果的影响
• 4.3.3.2 反应PH 值对微波催化氧化效果的影响
• 4.3.3.3 反应时间和温度对COD 去除率的影响
• 4.3.3.4 活性炭用量对 COD 去除率的影响
• 4.3.3.5 活性炭催化剂重复利用实验
• 4.3.4 微波催化氧化－Fenton 法的正交实验
• 4.3.5 动力学实验
• 4.3.6 色谱分析实验结果
• 4.3.6.1 气相色谱分析结果
• 4.3.6.2 GC-MS 分析结果
• 4.4 本章小节
• 5 超声、微波法和传统生物法的比较
• 6 总 结
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士研究生期间公开发表的论文:
• 详细摘要