非均相类Fenton试剂的制备及其在焦化废水处理中的应用研究

论文摘要

焦化废水成分复杂,污染物浓度高、色度大、毒性大、性质非常稳定,是一种典型的难降解有机废水。Fenton试剂法是一种采用过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法,反应中产生的·OH是一种氧化能力很强的自由基,能氧化废水中的大部分有机物,从而降低废水的色度和COD浓度。但均相催化剂难与反应介质分离,易流失,因此若能研制出相应的非均相型催化剂,不仅容易分离、回收和循环使用,而且不会造成二次污染,将会具有很好的应用和开发前景。本文根据Fenton试剂原理,从催化剂的制备工艺和制备条件方面入手,研制出了一种新型、高效、并可循环使用多次的非均相型催化剂,用其催化H202降解焦化废水取得了良好的效果。同时与混凝和化学沉淀法结合起来,有效地降低了出水色度、COD浓度和氨氮浓度。主要研究结论如下：（1）利用浸渍法,采用酸碱改性后的粉状活性炭作为催化剂载体,选择Fe3+作为催化剂的活性组分。试验结果表明,当浸渍液浓度为2.5%,固化温度为270℃时,制成的催化剂催化活性较高。同时,催化剂在重复使用5次的情况下,处理后水样的COD浓度仍然达到国家二级排放标准,证明了自制载铁催化剂对降解焦化废水具有良好的循环使用性。（2）选用FeCl3·6H20作为混凝剂进行混凝试验,有效的降低了焦化废水的色度,但COD处理效果不理想,需与其它方法结合,做到达标排放。（3）采用化学沉淀法来降低焦化废水的氨氮浓度。不同的初始pH、药剂投加量（MgCl2·6H20和Na2HPO4·12H20）和反应温度,处理效果有差异。（4）非均相类Fenton试剂法降解焦化废水,影响因素有催化剂用量、双氧水浓度和投加方式、初始pH值、反应时间等。通过正交试验和极差分析得出,影响因素的主次顺序为催化剂用量>初始pH值>反应时间>H202投加量。用该法处理焦化废水,出水效果佳。（5）在与非均相类Fenton试剂法的试验条件完全一致的情况下,均相Fenton试剂法处理焦化废水的出水COD浓度达到了国家二级排放标准；采用非均相类Fenton试剂法,出水COD浓度达到了国家一级排放标准。（6）采用混凝+化学沉淀+非均相类Fenton试剂法处理焦化废水,各主要出水水质指标为：色度10倍；COD浓度38.5 mg/L；氨氮浓度8.4 mg/L,其中COD和氨氮的去除率都达到了99%,全部达到国家一级排放标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 焦化废水的来源、组成、性质和危害
• 1.1.1 焦化废水的来源和组成
• 1.1.2 焦化废水的性质和危害
• 1.2 焦化废水处理技术的研究进展
• 1.2.1 生物处理法
• 1.2.1.1 普通活性污泥法
• 2/O工艺'>1.2.1.2 A/O与A²/O工艺
• 1.2.1.3 生物强化技术
• 1.2.2 物理化学法
• 1.2.2.1 混凝法
• 1.2.2.2 吸附法
• 1.2.2.3 气浮法
• 1.2.2.4 乳状液膜法
• 1.2.2.5 萃取脱酚法
• 1.2.3 高级氧化技术
• 1.2.3.1 Fenton试剂法
• 1.2.3.2 臭氧氧化法
• 1.2.3.3 光催化氧化法
• 1.2.3.4 催化湿式氧化法
• 1.2.3.5 超临界水氧化技术
• 1.2.4 其它氧化技术
• 1.2.4.1 电化学氧化技术
• 1.2.4.2 以废治废法
• 1.3 本研究的目的和内容
• 1.3.1 本研究的目的
• 1.3.2 本研究的内容
• 第二章 试验方案、材料与方法
• 2.1 总体试验方案的确定
• 2.1.1 催化剂载体的确定
• 2.1.2 催化剂载体改性方案的确定
• 2.1.3 活性组分的选择
• 2.1.4 混凝剂种类的确定
• 2.1.5 化学沉淀药剂种类的确定
• 2.2 试验分析方法
• 2.2.1 试验仪器、设备
• 2.2.2 水样的测试项目与分析方法
• 第三章 催化剂的研制
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 供试样品
• 3.1.2 主要试验仪器和药品
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 不同浓度的浸渍液对催化剂活性的影响
• 3.2.2 固化温度对催化剂活性的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 混凝试验
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 供试样品
• 4.1.2 主要试验仪器和药品
• 4.1.3 试验方法
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 初始pH值的影响
• 4.2.2 混凝剂投加量的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 化学沉淀试验
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 供试样品
• 5.1.2 主要试验仪器和药品
• 5.1.3 试验方法
• 5.2 结果和讨论
• 5.2.1 初始pH值的影响
• 5.2.2 化学药剂投加量的影响
• 5.2.3 温度对氨氮去除率的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 非均相类Fenton试剂处理焦化废水的试验
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 供试样品
• 6.1.2 主要试验仪器和药品
• 6.1.3 试验方法
• 6.2 结果和讨论
• 6.2.1 催化剂用量对COD去除率的影响
• 2O₂用量对COD去除率的影响'>6.2.2 H₂O₂用量对COD去除率的影响
• 6.2.3 初始pH值对COD去除率的影响
• 2O₂的投加方式对COD去除率的影响'>6.2.4 H₂O₂的投加方式对COD去除率的影响
• 6.2.5 反应时间对COD去除率的影响
• 6.2.6 非均相类Fenton试剂法影响因素的研究
• 6.2.7 自制催化剂的循环使用性
• 6.2.8 对比均相Fenton试剂法的处理效果
• 6.3 本章小结
• 第七章 混凝+化学沉淀+非均相类Fenton试剂处理焦化废水的试验
• 7.1 材料和方法
• 7.1.1 供试样品
• 7.1.2 主要试验仪器和药品
• 7.1.3 试验方法
• 7.2 结果和讨论
• 7.3 运行费用分析
• 7.3.1 昆明焦化制气厂废水处理工程概况
• 7.3.1.1 设计处理水质水量
• 7.3.1.2 工艺流程
• 7.3.2 本研究的工艺概况
• 7.3.3 运行费用比较
• 第八章 研究结论、创新点、存在问题及建议
• 8.1 研究结论
• 8.2 创新点
• 8.3 存在问题
• 8.4 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录
• 附录B 主要试验仪器与药品
• 附录C 原水与出水对比数据及照片