乐果废水及合成香料废水的电-Fenton预处理研究

论文摘要

农药、精细化工等工业产生的有机废水化学需氧量高(COD>4000 mg·L-1),含生化法不能降解的化合物（如氨氮、多环芳烃、致癌物苯并花等）,是高浓度、有毒有害、难降解的有机废水,危害非常大。若不经处理就排入水体会使水生物中毒,农作物减产,引发各种疾病。传统的水处理技术对高浓度难降解废水的处理有限,研究有效的方法解决污水处理的问题十分有意义。传统Fenton（Conventional Fenton,简称CF）法中Fe2+在反应初始时即被氧化且反应速率较慢,H2O2的利用率低,有机物矿化不充分,处理后的水可能带有颜色,一定程度上影响了该系统的推广应用。为此,研究了循环电-Fenton（Circulating Electro Fenton,简称CEF-FeRe）法氧化降解自配乐果废水的过程及其各影响因子的作用机制。CEF-FeRe反应所需的H2O2通过蠕动泵缓慢加入到电解池中,而被氧化了的Fe2+又在阴极被还原,使得Fenton反应能持续进行。在乐果浓度为200mg·L-1时,通过多个单因素试验确定最佳CEF-FeRe反应条件为:常温、pH值为3.0、H2O2/Fe2+的摩尔比为10、H2O2的加入量为理论剂量、恒流0.5A。结果表明,在此条件下反应120min后COD去除率为81.67%,乐果降解率为99.4%。通过测定CEF-FeRe以及CF反应过程中Fe2+和H2O2的变化情况来验证CEF-FeRe反应的机理。动力学研究结果表明,乐果废水的CEF-FeRe反应符合一级动力学反应规律。此外,还通过矿化研究,分析出乐果的矿化途径。对实际合成香料中间体废水(原水COD为132580mg·L-1)的预处理方法进行探索研究。吸附、混凝、萃取等方法对废水的处理效果不明显。经过一系列的探索实验和对比实验确定了电渗析→气浮除油→电-Fenton的处理途径。确定了在I=1.5A,电解时间为120min的条件下电渗析效果是最佳的,其R值为6.7322×10-6mol·mL-1·cm-2。电渗析后调节pH值为3时气浮除油,COD去除率可达到59.8%。通过单因素实验确定电-Fenton的最佳反应条件为:pH为3.5,电流为0.75A,Fe2+投加量为3g·L-1,H2O2和Fe2+的摩尔比为10:1,反应时间为75min。此条件下电-Fenton反应去除废水COD效率可达66.62%,总COD去除率达86.60%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 农药及合成香料的生产和使用现状
• 1.1.1 农药的生产和使用现状
• 1.1.2 合成香料的生产和使用现状
• 1.2 农药及合成香料生产废水的性质
• 1.2.1 农药生产废水的性质
• 1.2.2 合成香料生产废水的性质
• 1.3 农药及合成香料引起的环境污染
• 1.3.1 农药引起的环境污染问题
• 1.3.2 合成香料引起的环境污染问题
• 1.4 农药及合成香料生产废水处理技术的研究概况
• 1.4.1 农药生产废水处理技术研究概况
• 1.4.2 合成香料生产废水处理技术研究概况
• 1.5 电-FENTON 处理技术概述
• 1.5.1 电－Fenton 法研究进展
• 1.5.2 电－Fenton 法的影响因素
• 1.5.3 电－Fenton 技术在难降解废水处理中的应用
• 1.6 本课题的研究任务和意义
• 第2章 电-FENTON 法预处理乐果废水研究
• 2.1 前言
• 2.1.1 选择乐果作为研究对象的原因
• 2.1.2 乐果简介
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 实验材料与仪器
• 2.2.3 实验流程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同反应体系对COD 去除率及BOD5/COD 变化的影响
• 2.3.2 不同阴极材料对COD 去除率的影响
• 2.3.3 电流密度对COD 去除率和电流效率的影响
• 2.3.4 pH 值对COD 去除率的影响
• 2O₂ 浓度对COD 去除率的影响'>2.3.5 H₂O₂ 浓度对COD 去除率的影响
• 2O₂/Fe²⁺的摩尔比对COD 去除率的影响'>2.3.6 H₂O₂/Fe²⁺的摩尔比对COD 去除率的影响
• 2.3.7 电解质浓度对COD 去除率的影响
• 2.3.8 循环流及其流速对COD 去除率的影响
• 2.4 小结
• 第3章 电-FENTON 法降解乐果的反应机理及乐果降解途径研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 高效液相色谱基本原理
• 3.1.2 乐果标准曲线的测定
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料和仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 电-Fenton 法降解乐果的反应机理
• 3.3.2 乐果电-Fenton 法降解
• 3.4 结论
• 第4章 电－FENTON 法预处理合成香料废水的研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 合成香料中间体废水的来源及水质特性
• 4.1.2 常用混凝剂及吸附剂在香料废水中的应用
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 实验材料和仪器
• 4.2.3 实验流程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 两组对比试验中COD 去除率的的比较结果与分析
• 4.3.2 电渗析单因素实验结果与分析
• 4.3.3 电-Fenton 反应中pH 值对COD 去除率的影响
• 4.3.4 电-Fenton 反应中反应时间对COD 去除率的影响
• 4.3.5 电-Fenton 反应中电流对COD 去除率的影响
• 4.3.6 电-Fenton 反应中Fenton 剂量对COD 去除率的影响
• 2O₂/ Fe²⁺的摩尔比对COD 去除率的影响'>4.3.7 电-Fenton 反应中H₂O₂/ Fe²⁺的摩尔比对COD 去除率的影响
• 4.4 小结
• 结论
• 1 研究结论
• 2 电-Fenton 技术的前景及存在的问题
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 水质化学需氧量的测定重铬酸盐G811914-89
• 致谢