硫醇甲基锡废水处理工艺优化及机理研究

论文摘要

甲基锡类产品以其优良的热稳定性、良好的光稳定性和互溶性成为聚氯乙烯（PVC）一类制品中最重要的稳定剂,其日常用途还包括杀虫剂、油漆等。随着有甲基工业的日益发展,有机锡生产过程产生的废水已经不可避免的进入到周边环境,使得生态环境受到严重威胁。有机锡化合物是迄今为止由人为活动引入水体环境中最毒的化学物质之一,也是目前已知内分泌干扰物质中唯一的金属化合物,所以其造成的污染问题也渐渐引起人们的重视。本实验研究的废水为硫醇甲基锡生产过程中产生的缩合废水,水质复杂,有强烈刺激性气味,主要含氨氮、有机污染物。属于高浓度、有毒、难降解有机废水。其化学需氧量（COD）约为7300mg/L, NH4+-N约为26700mg/L。直接采用常规生化处理则会引起微生物自溶,生化装置无法正常运行,目前国内广泛采用预处理方法降低硫醇甲基锡废水污染物浓度后,再进行生化处理,但此方法工艺复杂,微生物驯化困难。根据硫醇甲基锡废水的性质和成份,针对其在处理过程中存在的问题,提出了一种物理化学法直接处理高浓度硫醇甲基锡废水,以预期获得一种工艺简单,污染物去除率高的水处理工艺。实验通过絮凝,蒸馏,半焦吸附三个阶段联合处理硫醇甲基锡废水,结合条件实验及响应曲面法（RSM）研究了絮凝剂投加量,絮凝搅拌速度,絮凝pH,半焦投加量,半焦吸附时间,吸附pH对污染物去除效果的影响,以及在方差分析、多元回归和模型拟合的基础上,确定最佳工艺参数。并应用准二级吸附动力学模型分析了半焦吸附阶段,发现准二级动力学模型能很好地描述吸附过程,得到了该模型的初始吸附速率和速率常数；分析了吸附机理,研究了吸附的控制步骤,结果表明,半焦吸附硫醇甲基锡废水中有机污染物,在所测定的浓度范围内,均为膜扩散控制。通过实验得到最佳工艺参数为：絮凝剂投加量4g/L,絮凝陈化时间2h,絮凝pH9,絮凝搅拌速度606r/min,半焦的投加量为80g/L,半焦吸附时间54min,半焦的吸附pH6.6。实验结果经以上三阶段的处理后,出水COD小于170mg/L, NH4+-N小于50mg/L,达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中对COD及NH4+-N的二级排放要求,同其它现有处理方法相比,本处理工艺具有流程较短,污染物除率高,运行成本低等优点,适合工业推广。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 甲基锡工业的发展现状
• 1.1.1 甲基锡的生产
• 1.1.2 甲基锡热稳定剂的特性
• 1.2 国内外有机锡废水的污染及处理现状
• 1.2.1 有机锡废水的来源
• 1.2.2 国内外有机锡废水污染现状
• 1.2.3 国内有机锡废水的处理现状
• 1.3 硫醇甲基锡废水半焦吸附动力学及吸附机理
• 1.3.1 吸附动力学模型
• 1.3.2 半焦的吸附机理
• 1.4 响应曲面法实验设计方法
• 1.5 本课题的实验背景和意义
• 第二章 实验工艺及分析方法
• 2.1 实验工艺
• 2.2 实验仪器和试剂
• 2.3 实验分析方法
• 2.3.1 pH的分析方法
• 2.3.2 COD的分析方法
• 2.3.3 氨氮的分析方法
• 第三章 硫醇甲基锡废水处理实验研究
• 3.1 絮凝沉淀实验研究
• 3.1.1 絮凝剂的选型
• 3.1.2 絮凝剂条件实验
• 3.1.3 絮凝阶段的响应曲面法优化实验
• 3.2 蒸馏结晶实验研究
• 3.2.1 蒸馏条件实验
• 3.2.2 蒸馏产物的XRD分析
• 3.3 半焦吸附实验研究
• 3.3.1 半焦吸附条件实验
• 3.3.2 响应曲面法优化实验
• 3.4 小结
• 第四章 硫醇甲基锡废水处理机理研究及经济分析
• 4.1 甲基锡废水絮凝沉淀阶段的分析
• 4.1.1 絮凝反应机理
• 4.1.2 胶体碰撞速度计算
• 4.2 半焦的吸附动力学研究
• 4.2.1 不同条件对吸附去除率的影响
• 4.2.2 半焦吸附动力学研究
• 4.3 硫醇甲基锡废水处理经济分析
• 4.3.1 絮凝阶段
• 4.3.2 蒸馏阶段
• 4.3.3 半焦炭吸附阶段
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表论文目录