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《河北科技大学》 2016年
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吸收—化学氧化协同净化丙酮气体的性能及应用研究

康汇  
【摘要】:丙酮气体是制药行业排放的主要挥发性有机物之一。本文选取丙酮气体作为研究对象,在自行设计的吸收净化实验系统中,系统考察了双氧水、芬顿试剂、次氯酸钠三种氧化剂在不同工艺条件下联合UV对丙酮气体的净化性能,并借助气相色谱-质谱仪对净化后气相和液相产物进行定性分析,初步研究了丙酮与三种氧化剂反应的机理方程。在此基础上,在石家庄某制药企业开展了制药废水异味净化工程应用研究。研究结果表明:1)采用双氧水溶液为氧化剂,当控制溶液pH为3,体系的氧化还原电位介于300-350 mV之间,液气比为5 L/m3,气体停留时间为8.8 s,UV光照为15 W时,丙酮气体的去除效率最高可达90%以上。产物相中除未反应掉的丙酮外,有少量的乙酸中间产物生成,并初步建立了丙酮与双氧水反应的机理方程。2)采用芬顿试剂为氧化剂,当控制溶液pH为4,体系的氧化还原电位介于300-350 mV之间,液气比为5 L/m3,气体停留时间为8.8 s,UV光照为15 W时,丙酮气体的去除效率最高可达92%以上。产物相中除未反应掉的丙酮外,有少量的乙酸中间产物生成,并初步建立了丙酮与芬顿试剂反应的机理方程。3)采用次氯酸钠作为氧化剂时,当溶液pH介于11-12之间,体系的氧化还原电位介于580-620 mV之间,液气比为5 L/m3,气体停留时间9.6 s左右,UV光照为15 W时,丙酮气体的去除效率最高可达95%以上。产物相中除未反应掉的丙酮外,有少量的三氯甲烷中间产物生成,并初步建立了丙酮与次氯酸钠反应的机理方程。4)示范工程废气净化系统的处理能力为20 000 m3/h,工程总投资为563.66万元。异味气体丙酮进口浓度为500 mg/m3,经吸收-化学氧化联合工艺净化处理后,出口浓度低于20 mg/m3,满足《工业企业挥发性有机物排放标准》(DB 13/2322-2016)的要求,工程具有良好的环境效益和社会效益。
【关键词】:丙酮 协同净化 化学氧化 最佳工艺条件 机理
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X787
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第1章 绪论10-16
  • 1.1 研究背景10-11
  • 1.2 丙酮废气的治理技术11-14
  • 1.2.1 生物法11
  • 1.2.2 吸收法11-12
  • 1.2.3 高级氧化法12-13
  • 1.2.4 吸附法13
  • 1.2.5 光催化氧化技术13
  • 1.2.6 联合净化技术13-14
  • 1.3 研究目的及意义14
  • 1.4 本课题的研究内容14-16
  • 第2章 实验部分16-22
  • 2.1 实验材料16
  • 2.2 实验仪器及装置16-17
  • 2.3 实验工艺流程17-18
  • 2.4 实验方法18-22
  • 2.4.1 pH值以及ORP值的调控和测定18
  • 2.4.2 有效氯的测定18
  • 2.4.3 双氧水的测定18-19
  • 2.4.4 丙酮气体浓度的测定19-20
  • 2.4.5 气液相产物的测定20-22
  • 第3章 双氧水净化丙酮气体的研究22-30
  • 3.1 引言22
  • 3.2 双氧水净化丙酮气体的性能研究22-26
  • 3.2.1 pH对丙酮去除率的影响22-23
  • 3.2.2 液气比对丙酮去除率的影响23
  • 3.2.3 停留时间对丙酮去除率的影响23-24
  • 3.2.4 进气浓度对丙酮去除率的影响24-25
  • 3.2.5 ORP对丙酮去除率的影响25-26
  • 3.2.6 UV强度对丙酮去除率的影响26
  • 3.3 双氧水净化丙酮气体的机理研究26-28
  • 3.3.1 气相产物分析26-27
  • 3.3.2 液相产物分析27
  • 3.3.3 反应机理探讨27-28
  • 3.4 本章小结28-30
  • 第4章 Fenton试剂净化丙酮气体的研究30-38
  • 4.1 引言30
  • 4.2 Fenton试剂净化丙酮气体的性能研究30-34
  • 4.2.1 pH对丙酮去除率的影响30-31
  • 4.2.2 液气比对丙酮去除率的影响31-32
  • 4.2.3 停留时间对丙酮去除率的影响32
  • 4.2.4 进气浓度对丙酮去除率的影响32-33
  • 4.2.5 ORP对丙酮去除率的影响33-34
  • 4.2.6 UV强度对丙酮去除率的影响34
  • 4.3 Fenton试剂净化丙酮气体的机理研究34-36
  • 4.3.1 气相产物分析34-35
  • 4.3.2 液相产物分析35
  • 4.3.3 反应机理探讨35-36
  • 4.4 本章小结36-38
  • 第5章 次氯酸钠净化丙酮气体的研究38-58
  • 5.1 引言38
  • 5.2 水吸收丙酮气体的性能研究38-41
  • 5.2.1 纯水自身pH的变化38-39
  • 5.2.2 液气比对丙酮去除率的影响39-40
  • 5.2.3 停留时间对丙酮去除率的影响40
  • 5.2.4 进气浓度对丙酮去除率的影响40-41
  • 5.3 次氯酸钠净化丙酮气体的性能研究41-46
  • 5.3.1 pH对丙酮去除率的影响41-42
  • 5.3.2 液气比对丙酮去除率的影响42-43
  • 5.3.3 停留时间对丙酮去除率的影响43
  • 5.3.4 进气浓度对丙酮去除率的影响43-44
  • 5.3.5 ORP对丙酮去除率的影响44-45
  • 5.3.6 UV强度对丙酮去除率的影响45-46
  • 5.3.7 有效氯对丙酮去除率的影响46
  • 5.4 响应曲面法条件优化46-53
  • 5.4.1 三种氧化剂净化丙酮的性能对比46-47
  • 5.4.2 实验设计与实验结果47-49
  • 5.4.3 模型的拟合及精确性分析49-51
  • 5.4.4 三维响应曲面图分析51-53
  • 5.4.5 优化最佳因素及验证53
  • 5.5 次氯酸钠净化丙酮气体的机理研究53-55
  • 5.5.1 气相产物分析53-54
  • 5.5.2 液相产物分析54-55
  • 5.5.3 反应机理探讨55
  • 5.6 本章小结55-58
  • 第6章 制药废水异味净化工程应用研究58-62
  • 6.1 工程概况58
  • 6.1.1 工程建设意义58
  • 6.1.2 工程参数58
  • 6.1.3 设计目标58
  • 6.2 废气处理工艺流程及单元简介58-60
  • 6.2.1 废气处理工艺流程58-59
  • 6.2.2 废气处理单元简介59-60
  • 6.3 工程运行参数及结果60
  • 6.4 综合效益分析60-61
  • 6.5 本章小结61-62
  • 结论62-64
  • 参考文献64-68
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文68-70
  • 致谢70

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