苯胺基乙腈车间生产废水预处理工艺研究

论文摘要

苯胺基乙睛化工废水是一种高浓度难生化降解的有毒性废水;其主要成分为苯胺类物质及氰化物,毒性强,危害大。本研究主要针对此废水生物处理前的预处理进行了试验研究。膨润土是以蒙脱石为主要成分的一类含水铝硅酸盐粘土矿物,由于其具有特殊的物理化学性能,经过有机改性或重金属改性后的膨润土对废水具有较好的处理效果,在对含有机污染物、重金属的废水处理中,改性膨润土是一种高效吸附剂。因此,改性后的膨润土产品在废水处理中的应用受到了广大环保工作者的关注与开发。本研究首先以原膨润土矿为原料,经过提纯后,采用微波辐射法制备了钠化1膨润土,钠化的工艺条件为:以NaCl为钠化改性剂,改性剂用量与膨润土投加量比为0.6:5（g/g）,溶剂使用量与膨润土投加量比7:5（ml/g）,反应时间为4min,结果表明,制备所得的钠基膨润土的阳离子交换容量由62.4mmol/100g土提高到93mmol/100g土,有利于后续的有机化改性及铁交联柱撑改性。其次,以钠基膨润土为原料,经阳离子表面活性剂CTMAB改性,制备获得有机膨润土,并在试验过程中考察了有机膨润土的适宜制备条件以及有机膨润土对苯胺基乙腈车间废水中污染物的去除性能。试验结果表明,有机膨润土适宜的制备条件为:有机改性剂用量为90CEC,微波辐射时间采用2min,溶剂使用量与膨润土投加量比6:1（ml/g）;有机膨润土处理苯胺基乙腈车间废水的较优工艺条件为:有机膨润土投加量为20g/L,处理系统pH值为6.0,吸附温度为30℃,吸附时间为60 min,处理效果为:CODcr及苯胺去除率分别达到了23.3%及54.4%,可生化性BOD5/CODcr可提高到0.11左右,并且有机膨润土对废水有机污染物的吸附符合Linear等温吸附模型和伪二级动力学模型,而采用原土矿处理苯胺基乙腈生产废水,CODcr及苯胺的去除率仅达到3.4%及8%,可生化性BOD5/CODcr难以测出,说明有机膨润土吸附能力有很大的提高,但是由于苯胺基乙睛生产废水浓度高,毒性强,采用有机膨润土对此废水的处理能力有限,去除率不高,难以满足后续生化处理的要求。因此,本研究尝试采用铁交联膨润土与H2O2联合氧化处理苯胺基乙腈废水,并且考察其对污染物的去除性能。试验结果表明,相对于有机膨润土的吸附方法,铁交联膨润土-H2O2氧化法对废水的处理能力大大提高,铁交联膨润土-H2O2氧化吸附处理苯胺基乙腈废水的较适宜的工艺条件为废水pH值为4.0、过氧化氢投加量为6.66g/L、交联膨润土投加量为20g/L、处理温度为30℃、处理时间为60min,与有机膨润土吸附处理苯胺基乙腈车间生产废水的处理效果相比较,采用铁交联膨润土+H2O2氧化法处理,CODcr及苯胺的去除率分别达了40.6%及92.6%,苯胺含量低于500mg/L,可生化性BOD5/CODcr提高到0.32左右,基本上可满足了后续生化处理进水的要求,论文同时对铁交联-H2O2氧化法处理苯胺基乙腈废水进行了动力学研究。另外,在制备改性膨润土的过程中,本研究分别采用X-射线衍射,红外光谱,电镜扫描比较研究了钠化膨润土,有机膨润土以及铁交联膨润土的结构方面的变化,经过有机化或铁交联后,膨润土的层间距大于钠化膨润土;在红外光谱分析中,有机膨润土以及铁交联膨润土出现了新的特征峰,扫描电镜分析结果进一步说明了膨润土经过改性后,其表面填塞了改性基团,使得改性后的膨润土处理生产废水的性能提高,从而说明膨润土经过改性后结构及性质上的变化是有利于处理苯胺基乙腈生产废水。论文最后,对提纯膨润土、有机膨润土、铁交联膨润土-H2O2、活性炭处理苯胺基乙腈废水的处理效果进行了比较,确定了较优方法,即采用铁交联膨润土+H2O2联合氧化处理苯胺基乙腈废水,并通过对产酸段污泥活性的测定确定了其要求的预处理段出水的最佳pH值范围为6.06.5。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 化工废水
• 1.2 苯胺基乙腈生产废水处理技术研究与应用进展
• 1.2.1 含苯胺废水的处理
• 1.2.2 含氰化物类废水的处理
• 1.3 膨润土在废水处理的应用及进展
• 1.3.1 膨润土的基本性质
• 1.3.2 改性膨润土在废水处理中的应用研究
• 1.3.3 目前采用膨润土处理废水的前景及存在的问题
• 1.4 课题的背景和意义
• 1.5 课题的研究内容
• 2 微波辐射制备钠化膨润土及其性能表征
• 2.1 膨润土的提纯
• 2.1.1 试验药剂与仪器
• 2.1.2 提纯试验
• 2.2 膨润土钠化改性
• 2.2.1 试验内容
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.3 结构表征及扫描电镜图
• 2.3 小结
• 3 微波辐射制备有机膨润土及其性能表征
• 3.1 有机膨润土微波制备法研究
• 3.1.1 膨润土有机活化改性机理
• 3.1.2 微波合成有机膨润土机理
• 3.2 有机膨润土的制备
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 主要试剂与仪器设备
• 3.2.3 有机膨润土的制备方法
• 3.2.4 膨润土有机改性效果测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单因素影响分析
• 3.3.2 正交试验确定最佳工艺参数
• 3.4 结构表征及扫描电镜图
• 3.4.1 有机物含量
• 3.4.2 X-射线衍射分析
• 3.4.3 红外光谱分析
• 3.4.4 扫描电镜图
• 3.5 小结
• 4 有机膨润土预处理苯胺基乙腈生产废水的试验研究
• 4.1 有机膨润土吸附有机物的机理
• 4.2 有机膨润土吸附试验
• 4.2.1 试验水质
• 4.2.2 试剂与仪器
• 4.2.3 有机膨润土吸附废水试验方法
• 4.2.4 分析方法
• 4.3 单因素影响分析
• 4.3.1 pH 对废水去除率的影响
• 4.3.2 有机膨润土投加量对去除率的影响
• 4.3.3 温度对去除率的影响
• 4.3.4 反应时间对去除率的影响
• 4.4 正交试验确定最佳工艺参数
• 4.5 有机膨润土吸附机理
• 4.5.1 等温吸附曲线
• 4.5.2 吸附动力学
• 4.6 小结
• 2O₂ 氧化预处理苯胺基乙腈生产废水的试验研究'>5 铁交联膨润土-H₂O₂氧化预处理苯胺基乙腈生产废水的试验研究
• 5.1 膨润土的交联改性原理
• 5.2 铁交联膨润土的制备
• 5.2.1 试验材料及仪器
• 5.2.2 铁交联膨润土的制备
• 5.3 结构表征及扫描电镜图
• 5.3.1 X 射线衍射分析
• 5.3.2 红外光谱图
• 5.3.3 电镜扫描图
• 2O₂ 氧化降解苯胺的可行性分析及机理探讨'>5.4 铁交联膨润土-H₂O₂氧化降解苯胺的可行性分析及机理探讨
• 2O₂ 氧化处理苯胺基乙腈生产废水试验研究'>5.5 铁交联膨润土-H₂O₂氧化处理苯胺基乙腈生产废水试验研究
• 5.5.1 试验水质
• 5.5.2 试剂与仪器
• 5.5.3 氧化试验方法
• 5.5.4 分析方法
• 5.6 结果与讨论
• 5.6.1 单因素影响分析
• 5.6.2 正交试验确定最佳工艺参数
• 5.6.3 不同试验方案的比较
• 2O₂ 联合处理苯胺基乙腈废水的动力学研究'>5.7 FE 交联膨润土-H₂O₂联合处理苯胺基乙腈废水的动力学研究
• 5.8 小结
• 6 苯胺基乙腈车间生产废水预处理工艺的确定
• 6.1 各处理方法处理出水水质比较
• 6.2 TTC 标线的建立及测定
• 6.2.1 主要的仪器及试剂
• 6.2.2 标准曲线的建立
• 6.2.3 样品的制备
• 6.2.4 污泥脱氢酶活性的测定
• 6.3 试验设计及结果
• 6.3.1 试验设计
• 6.3.2 试验结果与讨论
• 6.4 废水预处理工艺的确定
• 6.5 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录