超临界水氧化处理五氯硝基苯生产废水的研究

论文摘要

针对五氯硝基苯（PCNB）废水在应用普通生化方法时存在的处理成本高、生化降解困难、处理效率低等问题,本文提出尝试用超临界水氧化技术（SCWO）进行解决。以五氯硝基苯生产废水为研究对象,以氧气作为氧化剂,在HXDK-01-A间歇式反应器内进行超临界水氧化和催化超临界水氧化（CSCWO）试验研究。实验结果标明,超临界水氧化法和催化超临界水氧化法对五氯硝基苯生产废水有很好的处理效果。超临界水氧化试验采用了正交试验和单因素试验相结合的试验方案,深入研究了SCWO技术在处理五氯硝基苯废水方面的应用,考察了反应温度、反应压力、停留时间等因素对五氯硝基苯生产废水中有机物降解效率的影响作用,判断出影响氧化处理效果的主次顺序为温度、压力、时间,并得到最佳工艺条件为反应温度500℃、反应压力28MPa、停留时间30s。选取纳米TiO2、ZnO,分析纯Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3和Na2CO3等作为催化剂进行催化超临界水氧化试验研究,实验结果表明,催化剂的引入可以提高反应速率、降低反应温度和压力,能够缓和SCWO苛刻的反应条件。同时,催化剂还可以显著提高COD的去除率,达到节能与高效的目的。非均相催化剂中,采用TiO2/ZnO双金属组合催化氧化的效率高于单一金属,均相催化剂Zn（NO3）2和Fe（NO3）3的催化效率相差无几,且都高于Cu（NO3）2催化效率,Na2CO3的催化效果最高,并探讨了催化反应的催化机理。通过对实验数据的回归分析,建立了五氯硝基苯模拟废水在超临界水中氧化反应的动力学方程,并在分析过程中,引入了诱导时间的概念,对传统的幂指数方程进行了修正。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 五氯硝基苯生产废水的特点和处理现状
• 1.2.1 生物降解技术
• 1.2.2 电化学氧化法
• 1.2.3 辐射技术
• 1.3 超临界水氧化技术简介
• 1.3.1 超临界水氧化技术原理
• 1.3.2 超临界水氧化技术特点
• 1.3.3 超临界水氧化技术工艺流程
• 1.3.4 催化超临界水氧化技术
• 1.4 超临界水氧化技术的研究现状
• 1.4.1 超临界水氧化处理五氯硝基苯生产废水的研究现状
• 1.4.2 超临界水氧化技术工业化运行现状
• 1.4.3 超临界水氧化反应机理研究
• 1.4.4 超临界水氧化动力学研究
• 1.4.5 催化超临界水氧化技术研究现状
• 1.4.6 超临界水氧化的防腐蚀研究
• 1.5 本课题研究内容和创新性
• 1.5.1 研究的主要内容
• 1.5.2 本课题的创新性
• 2. 实验部分
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验原料及废水
• 2.3 实验的影响因素及控制条件
• 2.3.1 实验影响因素
• 2.3.2 实验控制条件
• 2.4 试验流程及步骤
• 2.4.1 气密性及安全性检查
• 2.4.2 实验步骤
• 2.5 主要检测项目和分析方法
• 3. 实验结果与讨论
• 3.1 超临界水氧化五氯硝基苯生产废水实验
• 3.1.1 正交试验
• 3.1.2 单因素实验
• 3.2 催化超临界水氧化五氯硝基苯生产废水实验
• 3.2.1 催化剂作用
• 3.2.2 催化效果比较
• 3.2.3 催化机理
• 3.2.4 催化剂的选择
• 4. 超临界水氧化动力学研究
• 4.1 动力学方程模型
• 4.2 动力学参数的确定及方程的建立
• 4.2.1 参数确定
• 4.2.2 动力学方程的建立
• 4.2.3 回归方程的误差分析
• 4.3 本章小结
• 5. 结论
• 6. SCWO 的工程问题和展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢