超声处理垃圾渗沥液及有机污染物的研究

论文摘要

本论文综述了垃圾渗沥液处理技术、超声化学以及持久性有机污染物处理技术的研究现状,分析鉴定了垃圾渗沥液中有机污染物的种类和含量,系统研究了超声对垃圾渗沥液中COD和氨氮的去除效果和作用机理,并以难降解有机物邻二氯苯和持久性有机污染物五氯苯酚为处理对象,研究超声降解水溶液中邻二氯苯的作用机理,探讨了双频超声降解水溶液中五氯苯酚的频率效应和协同效应。本论文的主要结论如下:1)垃圾渗沥液中有机物的分析结论如下:采用气相色谱质谱联用技术鉴定垃圾渗沥液中有机物。共鉴定出的39种有机物,其中被列入我国水环境优先污染物“黑名单”的有2种,被确认为促癌物、辅致癌物的有1种。2)超声去除垃圾渗沥液中COD和氨氮的研究主要结论如下:①垃圾渗沥液中COD的超声去除随着输入功率密度的增大,COD去除率上升。降低初始浓度有利于提高COD的超声去除率,但是去除总量仍是初始浓度高时的比较高。提高初始pH,COD的去除率上升,但是初始pH的影响不很明显。曝气能够一定程度地促进COD的超声去除。投加适量的NaCl能够提高COD的超声去除率,然而过量的NaCl反而阻碍COD的超声去除。投加TiO2能够提高COD的超声去除率。垃圾渗沥液中有机物的超声去除主要是通过羟自由基的氧化反应,高温热解反应虽然存在,但贡献相对较小。超声去除垃圾渗沥液中COD的动力学模式的关系曲线的线性关系不好,一方面是由于超声降解有机物反应的复杂性和垃圾渗沥液中有机物种类的多样性,另一方面是由于基于K2Cr2O7氧化法测定出的COD指标不能完全表征超声去除垃圾渗沥液中有机污染物的程度。②垃圾渗沥液中氨氮的超声去除随着初始pH值的升高,氨氮去除率迅速上升。氨氮去除率随着超声时间的延长而逐渐提高,但在180min后提高不大。提高输入功率密度,氨氮的去除率升高。初始氨氮浓度对氨氮去除率的影响不大,去除率都在80%以上。超声和空气曝气联用对氨氮去除效果明显高于单独超声或者单独空气曝气。单独超声时去除的氨氮是由于游离氨在空化泡内高温热解生成氮气和氢气而后排出;而在曝气条件下部分去除的氨氮被吹脱出来,以氨气气体的形式去除。垃圾渗沥液中氨氮的超声去除反应符合一级反应动力学。3)超声去除水溶液中邻二氯苯的研究主要结论如下:随着输入控制电流的增大,邻二氯苯去除率相应提高,但去除效果差别不大。随着初始浓度的降低,相应的邻二氯苯去除率升高,但去除总量仍是初始浓度高时比较高。溶液pH值对其超声去除的影响不大。空气曝气促进了邻二氯苯的超声去除。邻二氯苯的超声去除不是自由基的氧化反应所致,在空化泡内绝大多数邻二氯苯将热解成小分子物质,进一步氧化成CO2和H2O。水溶液中邻二氯苯的超声降解反应符合一级反应动力学。4)双频超声降解水溶液中五氯酚的研究主要结论如下:对于声功率指标,不同频率的超声设备在和20kHz超声反应器联用时表现出一定的频率效应。不同单频超声在相同的声功率条件下,降解水溶液中五氯酚的速度不同,表现出一定的频率效应。双频超声能够大大促进五氯酚的降解,证明双频超声能够显著提高声化学效应。各个频率的超声都对20kHz超声降解五氯酚具有一定的协同效应;在双频超声降解水溶液中五氯酚的过程中协同效应表现出明显的频率敏感性,对20kHz超声降解水溶液中五氯酚的协同效应顺序为:530kHz >800 kHz>40 kHz>1040kHz。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪言
• 1.1 概述
• 1.2 高级氧化技术和超声化学
• 1.3 持久性有机污染物的降解研究进展
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 2 垃圾渗沥液的水质分析
• 2.1 垃圾渗沥液中有机物的分析
• 2.2 实验结果和讨论
• 3 超声处理垃圾渗沥液的试验研究
• 3.1 研究方法
• 3.2 超声去除垃圾渗沥液中COD 的试验研究
• 3.3 超声去除垃圾渗沥液中氨氮的试验研究
• 3.4 本章小结
• 4 超声去除水溶液中的邻二氯苯
• 4.1 试验装置和方法
• 4.2 超声去除水溶液中邻二氯苯的效果和影响因素
• 4.3 超声去除水溶液中邻二氯苯的作用机理的研究
• 4.4 超声去除水溶液中邻二氯苯的动力学研究
• 4.5 本章小结
• 5 双频超声降解水溶液中五氯酚的试验研究
• 5.1 研究方法
• 5.2 声功率的测定
• 5.3 单频超声降解五氯酚的频率效应研究
• 5.4 双频超声降解五氯酚的协同效应研究
• 5.5 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 本论文的创新之处
• 6.3 进一步研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士期间所发表相关论文
• 附录2 缩略语