收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有机砷废渣的半固相Fenton氧化脱毒及稳定化/固化机理研究

胡立芳  
【摘要】: 来源于饲料添加剂生产过程的有机砷制造业废渣(有机砷废渣)既是典型的历史遗留危险废物,也是有机砷饲料添加剂生产过程必定会产生的危险废物,其不当处理处置或任意堆放容易造成周边环境污染。本文以有机砷废渣为对象,通过采用脱毒、稳定化/固化的技术组合,辅以静态和动态及生物毒性评估体系,进行了有机砷废渣的无害化处理及其机理研究。 首先,通过系统的背景研究对有机砷废渣的污染特性进行解析,研究发现有机砷废渣具有高浓度有机物和无机物共污染特性,有机污染物以邻硝基苯胺和苯胺含量最高,分别达90800±42 mg/kg和1910±26 mg/kg,总硝基苯类浸出浓度达6500 mg/L;无机污染物的砷含量达22353±11 mg/kg,总砷浸出浓度达4600 mg/L,其中高毒性的As(Ⅲ)占45%-50%,废渣极具环境威胁,亟需脱毒处理。 随后,针对传统的Fenton氧化技术在固相体系中的直接应用会产生含目标污染物的废水而导致污染发生相间转移之不足,通过调节液固比(L/S)开发适宜于含高浓度有机污染物的危险废物脱毒处理的新型半固相Fenton氧化技术,并系统地探讨其影响因子、作用机理及反应动力学特征,结果表明半固相Fenton氧化反应对有机砷废渣脱毒具有极高可行性,影响因子主要为pH、Fe(II)浓度和L/S;基于单因子试验的BBD设计优化结果表明,半固相Fenton氧化反应的pH、Fe(Ⅱ)浓度和L/S与目标污染物的去除率显著符合二次多项式回归模型,其最佳pH、Fe(II)浓度和L/S分别为3.5,0.062 mol/kg和1.77,动力学模型研究则进一步获得不同条件下半固相Fenton氧化反应的反应速率常数(k)和半衰期(t1/2);所得的目标有机污染物的矿化率和去除率与pH、Fe(II)浓度和L/S的通用模型可有效描述不同情景下各种半固相Fenton氧化具体过程,相应建立的污染物浓度与L/S的模型则可预测其最佳L/S,由此获得的多次半固相Fenton氧化策略则可使不同目标污染物浓度情景下的脱毒效果达到环境标准,且总L/S仍低于传统的泥浆系统(≥5:1),环境效应显著。 在半固相Fenton氧化脱毒的基础上,聚焦于稳定剂、固化剂及环境因子的协同作用,以毒性浸出浓度方法(TCLP)、合成沉降浸出方法(SPLP)及连续提取法(SEP)从静态和动态进行综合评估和反馈,深入探讨了有机砷废渣中砷的稳定化/固化机理,结果发现半固相Fenton氧化脱毒后废渣中砷的TCLP和SPLP浓度分别为1265 mg/L和1057 mg/L,需重点关注的F1和F2形态之和占总砷的28.4%;基于Fe离子形成的氢氧化铁胶体为主体的对As(V)的吸附及各种其他金属离子的协同吸附和共沉淀等作用是废渣中砷稳定化的主要机理,其中Ca(CH)、Fe (FS)和Mg (MC)等单金属离子的砷稳定化效果表明当Fe:As=2:1时的FS处理可使废渣中砷的TCLP、SPLP浓度和F1、F2形态含量降至最低,FS+MC+CH组合的协同处理能更大程度的使废渣中的砷稳定,而Fe(FS)和Al (AS)离子的协同处理时在Fe:Al= 4:1、以Ca(OH)2调试pH至6.0时砷的稳定化效果最佳;养护3 d后即可用于评估各稳定化处理的效果,但稳定化处理后的长时间陈化有助于废渣中砷的进一步缓慢稳定;固化处理中,42.5#硅酸盐水泥和铝酸盐水泥成分及相应的水化机理差异导致高铝水泥固化块中砷的TCLP能降至更低、抗压强度更高、且抗酸冲击能力更强,高铝水泥比42.5#硅酸盐水泥具有更好的固化效果,养护7 d后已达到稳定。 最终,通过以蛋白核小球藻为指示物的生物毒性研究,对有机砷废渣采用半固相Fenton氧化脱毒、稳定化/固化处理的方法体系进行系统的风险评价,结果表明蛋白核小球藻生长抑制随着废渣的脱毒、稳定化/固化处理的层层深入,其EC50逐渐上升,小球藻细胞内叶绿素(chla和chlb)含量亦逐渐上升,生物毒性逐步降低;小球藻中砷的亚细胞分布证明了废渣中砷的不同稳定化状态具有不同的靶器官毒性,原渣浸提液胁迫下细胞内富集的砷主要贮存在细胞内可溶性组分(P3),而Fenton氧化脱毒后则主要分布在细胞器和质膜(P2);废渣中的砷及有机污染物明显破坏了小球藻细胞结构,具有明显的生物毒性,使其叶绿体均明显缩小,叶绿体中淀粉粒则显著增加,但该现象可随着稳定化处理的深入而逐渐恢复。 总体而言,本研究结果可为有机和无机共污染危险废物的无害化处理提供方法及技术参数,也可为危险废物无害化过程的评价体系提供理论参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 权真真;尹平河;;铁柱撑膨润土/UV/Fenton催化降解五氯苯酚研究[J];工业水处理;2011年07期
2 高霞;梁海燕;张瑞芳;席景砖;;无机阴离子对Fenton试剂处理活性艳红K-2BP染料废水的影响[J];新乡医学院学报;2011年05期
3 张亚群;王成元;陶伟;权浩渤;张博;;Fenton试剂氧化法处理马铃薯淀粉废水[J];环境科技;2011年S1期
4 李国生;颜杰;唐楷;王秀丽;张浩;;微波强化Fenton氧化法对老龄垃圾渗滤液的处理试验[J];净水技术;2011年03期
5 王峰;;造纸废水“零排放”和污泥废渣能源化[J];中华纸业;2011年16期
6 胡艳君;王贵明;梁杰群;钟威;;柳钢冶炼废渣处理和综合利用分析[J];柳钢科技;2011年02期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗玮;朱丽华;M.E.Abbas;唐和清;;铁酸铋类Fenton催化剂的制备及其应用[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
2 齐建华;徐志茹;;Fenton氧化作用机理及其在水处理中的应用[A];2010年全国给水排水技术信息网年会论文集[C];2010年
3 李建军;乔勇;;Fenton试剂在沙钢焦化厂废水工程中的研究与应用[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(上册)[C];2010年
4 彭志闯;李世清;白新革;;Fenton氧化工艺处理焦化废水实践[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(上册)[C];2010年
5 陈慧;杨文华;单志华;;电-Fenton对淀粉的氧化及其与胶原蛋白作用[A];中国化学会第28届学术年会第17分会场摘要集[C];2012年
6 刘伟;艾智慧;张礼知;;新型中性三维电-Fenton水污染治理体系构建[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
7 ;Detection of Peptide Damage Induced by Fenton Reaction with Electrochemical Biosensor[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
8 张杨阳;苑春刚;张艳;;基于类Fenton反应脱除气态元素汞的研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 尤立娟;王学峰;陈俊祥;彭凤武;王宏娟;臧晓;;常温下Fenton试剂催化氧化苯胂酸的研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
10 张国俊;Wun Jern Ng;纪树兰;;采用Fenton氧化和反渗透处理抗生素废水的可行性研究(英文)[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡立芳;有机砷废渣的半固相Fenton氧化脱毒及稳定化/固化机理研究[D];浙江大学;2010年
2 彭菲;冰相中对氯苯酚的光-Fenton效应研究[D];吉林大学;2010年
3 杨春维;Fenton与电Fenton技术处理有机废水的应用研究[D];大连理工大学;2012年
4 胡晓斌;碳纳米管负载四氧化三铁复合纳米粒子的制备及其对17α-甲基睾酮的类Fenton降解研究[D];南京大学;2012年
5 白翠萍;类Fenton高级氧化技术处理染料废水的研究[D];武汉理工大学;2012年
6 班福忱;三维电极-Fenton试剂法处理苯酚废水的试验研究[D];东北大学;2010年
7 阿巴斯;Fenton反应在分光度法与荧光法测定H_2O_2中的应用[D];华中科技大学;2011年
8 李海涛;酶电催化与多相电Fenton处理难降解有机物的研究[D];天津大学;2011年
9 吴彦瑜;Fenton氧化和MAP化学沉淀工艺深度处理垃圾渗滤液[D];华南理工大学;2011年
10 Abbas Mohamed Elbasheer Ahmed;[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贺明宇;以氧化还原电位控制Fenton反应处理模拟苯酚废水[D];西安建筑科技大学;2010年
2 周煜;Fenton、光Fenton氧化处理剩余污泥研究[D];湖南大学;2010年
3 张金玲;Fenton 氧化—混凝沉淀法深度处理造纸废水研究[D];山东建筑大学;2011年
4 王贞;Fenton-厌氧工艺处理合成制药废水的研究[D];西南交通大学;2010年
5 稂友明;混凝-Fenton氧化法处理印染废水试验研究[D];长沙理工大学;2010年
6 杨立鹏;中和沉淀-Fenton混凝处理蓄电池生产废水工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 李凡;混凝-Fenton法预处理中纤板废水的试验研究[D];南京林业大学;2010年
8 李晓科;蒙脱土负载铁铝复合氧化物催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水[D];华东理工大学;2011年
9 任宁梅;粉煤灰吸附-Fenton氧化再生法深度处理焦化废水[D];大连理工大学;2011年
10 刘英;非均相Fenton法深度降解活性染料废水的研究[D];大连理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 游红;废渣也能变成“真金白银”[N];贵阳日报;2011年
2 本报记者 王云峰;小废渣托起绿色大产业[N];辽宁日报;2010年
3 记者 王海英 实习生 王坤;天元锰业明盛染化废水废渣处理不达标[N];宁夏日报;2009年
4 侯向群于萍;氯碱行业废渣处理开辟新途径[N];中国化工报;2008年
5 缪淑秀 陈国琴;寿宁对高耗能重污染企业说“不”[N];闽东日报;2009年
6 张扬、特约记者李先祥;绿色处废 受益环保[N];战士报;2011年
7 苏小卫;在奉献中体验幸福[N];人民日报;2008年
8 本报记者 王建君;石膏技术中心:舞台成就品牌[N];宁夏日报;2006年
9 记者 卢南 通讯员 李一鸣;我市250家企业践行环保承诺[N];渭南日报;2008年
10 记者  黄亮斌;花垣锰污染一降再降[N];中国环境报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978