半焦/臭氧联用技术处理印染废水的研究

论文摘要

本论文以酸性红B为模拟染料废水,分别考察了臭氧氧化和半焦/臭氧氧化技术对酸性红B的降解过程。比较了神府、下峪口、桑树坪和象山半焦对臭氧氧化酸性红B的催化效果,研究了pH值、臭氧流量、时间、温度等因素对处理效果的影响,确定了最佳氧化工艺条件。通过GC-MS分析了中间产物,探讨了氧化反应机理。臭氧氧化降解酸性红B的研究表明,臭氧流量增大、温度升高,有利于酸性红B的降解,pH值对臭氧氧化的影响最大。在酸性红B初始浓度为600mg/L、pH值为11.02、臭氧流量为500mL/min、温度为28℃的条件下,氧化3h后,溶液的COD去除率和色度分别为58.1%和12.0%。GC-MS分析表明氧化的主要产物有苯醌、丁烯二酸等。由于臭氧氧化降解效果有待提高,本实验又进行了半焦/臭氧氧化研究以提高降解效果。研究表明,神府半焦由于其表面具有较多的含氧官能团,降解效果优于其它半焦。在酸性红B初始浓度为600mg/L、pH值为11.02、臭氧流量为500mL/min、温度为28℃、半焦投加量为1.0g的条件下,氧化3h后,溶液的COD去除率和色度分别为90.2%和2.0%,降解效果明显优于臭氧氧化,半焦对臭氧氧化染料分子有明显的催化作用。GC-MS分析表明,半焦/臭氧氧化处理后,氧化产物中小分子化合物比例明显增大,降解程度提高。对臭氧氧化和半焦/臭氧氧化过程中不同时间的酸性红B溶液进行UV分析发现,臭氧氧化和半焦/臭氧氧化3h后,染料分子结构中的共轭发色体系已被基本破坏。半焦/臭氧氧化的吸光度明显低于臭氧氧化,半焦/臭氧氧化的效果比臭氧氧化更优。通过对臭氧氧化和半焦/臭氧氧化的中间产物进行GC-MS对比分析发现,反应相同时间,半焦/臭氧氧化生成羧酸类小分子物质,而臭氧氧化生成分子量相对较大的物质,半焦/臭氧氧化比臭氧氧化更彻底。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 染料废水特征
• 1.1.1 染料分类
• 1.1.2 染料发色机理
• 1.1.3 染料废水特征
• 1.2 国内外相关领域研究进展
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 臭氧氧化去除废水中有机物的发展动态
• 1.3.1 臭氧在水处理中的应用
• 1.3.2 催化臭氧氧化研究现状
• 1.4 臭氧氧化有机物的反应机理
• 1.4.1 直接臭氧氧化机理
• 1.4.2 间接臭氧氧化机理
• 1.4.3 催化臭氧氧化机理
• 1.5 半焦性质及在水处理中的应用
• 1.5.1 半焦的结构特点与性质
• 1.5.2 半焦在水处理中的应用研究
• 1.6 课题研究内容及意义
• 1.6.1 课题研究的主要内容
• 1.6.2 课题意义及创新点
• 2 实验部分
• 2.1 实验所用原料、试剂及仪器
• 2.1.1 实验原料及试剂
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.2 半焦的制备及表征
• 2.2.1 半焦的制备
• 2.2.2 半焦的表征
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 染料种类的确定
• 2.3.2 模拟染料废水的配制
• 2.3.3 臭氧氧化步骤
• 2.3.4 半焦/臭氧氧化步骤
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 酸性红B 的测定
• 2.4.2 臭氧浓度的测定
• 2.4.3 COD 的测定
• 2.4.4 染料脱色率的测定
• 2.4.5 红外光谱分析
• 2.4.6 中间产物的测定
• 3 臭氧氧化降解染料废水中有机物的效能研究
• 3.1 最佳反应时间的确定
• 3.2 各种影响因素的考察
• 3.2.1 pH 值对酸性红B 降解效果的影响
• 3.2.2 初始浓度对酸性红B 降解效果的影响
• 3.2.3 臭氧投加量对酸性红B 降解效果的影响
• 3.2.4 温度对酸性红B 降解效果的影响
• 3.3 臭氧氧化前后紫外-可见吸收光谱
• 3.4 本章小结
• 4 半焦/臭氧氧化降解染料废水中有机物的效能研究
• 4.1 半焦的筛选与表征
• 4.1.1 煤样和半焦的元素分析
• 4.1.2 半焦的筛选
• 4.1.3 半焦吸附、臭氧氧化和半焦/臭氧氧化的效果比较
• 4.1.4 臭氧氧化和半焦/臭氧氧化反应动力学研究
• 4.2 各种影响因素的考察
• 4.2.1 pH 值对酸性红B 降解效果的影响
• 4.2.2 初始浓度对酸性红B 降解效果的影响
• 4.2.3 臭氧投加量对酸性红B 降解效果的影响
• 4.2.4 温度对酸性红B 降解效果的影响
• 4.2.5 半焦投加量对酸性红B 降解效果的影响
• 4.3 半焦/臭氧氧化前后紫外-可见吸收光谱
• 4.4 酸性红B 红外光谱（FT-IR）分析
• 4.5 本章小结
• 5 反应机理探讨
• 5.1 臭氧氧化机理分析
• 5.2 半焦/臭氧氧化机理分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献