微电解-Fenton试剂联合氧化处理电镀含氰废水技术的研究

论文摘要

电镀含氰废水因含重金属离子和氰离子对水体危害大,有效处理该废水具有十分的必要性和迫切性。微电解和Fenton试剂组合氧化法是一种高效降解污染物的方法,并在印染等行业废水处理已有尝试,在电镀废水处理行业研究较少,其机理等研究对深入了解微电解-Fenton试剂法具有十分重要的意义。本课题利用正交试验和单因素实验,结合电化学工作站、傅里叶红外光谱等仪器测试围绕微电解和Fenton试剂的操作条件、机理、模型等进行了以下工作:（1）首次试验了微电解和Fenton试剂同时作用处理电镀含氰废水,并与先微电解处理后Fenton试剂处理法（以下简称“Fenton试剂强化微电解法”）对比。Fenton试剂强化微电解法和微电解-Fenton试剂法均能降解含氰废水达标排放,前者在微电解pH值为3.5,铁炭体积比为2,曝气60min反应60min,Fenton试剂pH值为5,H2O2投加量为2.0mL/L,反应20min后,去除率可达到99%。微电解-Fenton试剂法在pH值为4,铁炭体积比为2,H2O2投加量为0.7mL/L反应120min后去除率可达99%。（2）首次通过模拟实验研究微电解-Fenton试剂法铁表面分析反应过程。研究不同条件tafel曲线发现pH值较低时腐蚀电位降低,利于降解反应且使初期速率逐渐增大。对比铁片表面产物和沉淀的傅里叶红外光谱发现,铁板表面不与CN-作用,表面有γ-FeOOH生成。未加H2O2时CN-通过络合沉淀脱离液相体系,加入H2O2后体系产生·OH将CN-从沉淀中氧化去除。对比铁片和氰提取液泡片、原水泡片和加H2O2原水泡片的X射线衍射光谱发现,铁片表面生成FeOOH、Fe（OH）2、Fe（OH）3和Fe4[Fe（CN）6]3,微电解反应能够对铜氰络合物破络,通过铁屑溶解出Fe2+与CN-结合生成亚铁蓝和与Cu2+结合生成Cu2[Fe（CN）6]将其去除,FeOOH及氢氧化物的产生是导致微电解板结的重要原因。（3）通过分析微电解和Fenton试剂各自去除氰离子的机理,建立降解速率方程。假定微电解-Fenton试剂法符合一级动力学,对进水pH值、投加H2O2量和铁炭体积比的实验利用该方程分析,结果证实假定成立。（4）首次通过非线性拟合法提出强化微电解和微电解-Fenton试剂法的数学模型,利用origin pro和1stOpt软件求解得到数学模型。模型相关系数R2均达到0.91以上,验证值均在置信水平为95.4%的置信区间内,表明模型能够正确反应工艺处理效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电镀含氰废水的现状
• 1.1.1 电镀含氰废水的来源
• 1.1.2 电镀含氰废水的特点
• 1.2 电镀含氰废水的危害
• 1.3 电镀含氰废水处理技术现状及发展方向
• 1.3.1 物理方法
• 1.3.2 化学方法
• 1.3.3 生物方法
• 1.3.4 其他方法
• 1.4 微电解及Fenton 氧化技术介绍及应用现状
• 1.4.1 微电解技术特点及原理
• 1.4.2 微电解技术在含氰废水处理中应用现状
• 1.4.3 微电解技术的不足及改进
• 1.4.4 Fenton 氧化技术特点及原理
• 1.4.5 Fenton 氧化技术在含氰废水处理中应用现状
• 1.4.6 Fenton 氧化技术的不足及改进
• 1.4.7 微电解与Fenton 氧化技术组合工艺应用
• 1.5 研究内容
• 1.5.1 实用价值和理论意义
• 1.5.2 研究内容及要解决问题
• 第二章 微电解-Fenton 试剂处理电镀含氰废水的实验研究
• 2.1 实验思路
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验化学药品
• 2.1.3 实验用仪器设备
• 2.1.4 主要分析测试项目
• 2.2 Fenton 试剂强化微电解法处理含氰废水
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 微电解部分正交试验设计及分析
• 2.2.3 微电解单因素试验及分析
• 2.2.4 Fenton 试剂强化处理部分
• 2.3 微电解-Fenton 试剂法处理含氰废水
• 2.3.1 试验方法
• 2.3.2 单因素实验
• 2.4 对比分析
• 2.4.1 进水pH 值对比
• 2.4.2 水力停留时间对比
• 2.4.3 铁炭体积比对比
• 2O₂ 投加量对比'>2.4.4 H₂O₂投加量对比
• 2.5 本章小结
• 第三章 微电解-Fenton 试剂法机理及动力学初探
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 电极制备
• 3.1.2 模拟废水制备
• 3.1.3 实验化学药品
• 3.1.4 实验仪器设备
• 3.2 仪器测试
• 3.2.1 Tafel 曲线
• 3.2.2 傅里叶红外光谱
• 3.2.3 紫外光谱
• 3.2.4 X 射线衍射光谱
• 3.3 机理及动力学理论分析
• 3.3.1 微电解部分
• 3.3.2 Fenton 试剂部分
• 3.3.3 微电解-Fenton 试剂法机理及动力学推导
• 3.4 微电解-Fenton 试剂法处理含氰废水动力学分析
• 3.4.1 进水pH 值对总氰去除率影响的动力学
• 2O₂ 投加量对总氰去除率影响的动力学'>3.4.2 H₂O₂投加量对总氰去除率影响的动力学
• 3.4.3 铁炭体积比对总氰去除率影响的动力学
• 3.5 本章小结
• 第四章 微电解-Fenton 试剂法数学模型的建立
• 4.1 思路
• 4.1.1 模型的提出
• 4.1.2 模型的求解方法
• 4.1.3 模型的验证方法
• 4.2 Fenton 试剂强化微电解工艺数学模型建立
• 4.2.1 模型假设
• 4.2.2 微电解部分数学模型建立
• 4.2.3 Fenton 试剂强化部分数学模型建立
• 4.2.4 小结
• 4.3 微电解-Fenton 试剂工艺数学模型建立
• 4.3.1 模型假设
• 4.3.2 模型建立
• 4.3.3 模型分析及验证
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历