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《山东师范大学》 2011年
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氧化—絮凝—吸附处理印染废水中的数据解析

刘金芝  
【摘要】:印染废水成份复杂、色度高、有毒物质多、环境污染严重,是污水处理的重点与难点,为此人们提出了各种处理方法。这其中包括复杂的作用机理,了解其作用过程有助于更好地改进处理,达到良好的效果。本论文采用化学计量学方法对模拟废水体系脱除过程中的吸收光谱进行全面解析,获得较为全面的残留色度信息,并通过优化实验条件,提高染料废水的脱除效果。 1.氧化法对模拟废水染料的氧化降解过程 分别采用Fenton试剂、钛基PbO2修饰电极氧化了阳离子染料番红花红、阴离子染料弱酸性橙,并辅助于多元线性回归等化学计量学方法对氧化过程中的数据进行了解析,确定氧化实验的最佳条件。实验结果表明:在Fenton氧化染料的过程中,由颗粒引起的光散射、氧化过程中产生的中间体等因素造成脱色体系吸收光谱形状变化,使得用传统的光度法测定脱色率和反应速率常数等参数时存在较大的系统误差。在Fenton氧化番红花红的过程中,游离态染料、氧化中间体、颗粒散射是残留色度的主要贡献部分。其中,在氧化的初始阶段,游离态染料是残留色度的主要组成部分;随着氧化的进行,颗粒散射和中间体导致的残留色度所占比例升高;在反应后期,残留色度主要是由颗粒散射构成的。采用高温热氧化的方法制备的钛基PbO2修饰电极具有良好的电催化氧化降解能力,对弱酸性橙、活性紫、橙黄G均表现良好的脱色效果,COD的去除率也较高,该电极性能稳定,使用寿命长,本章试验了电流密度、盐浓度的影响。 2.化学絮凝处理模拟染料废水 以聚合氯化铝和聚环氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)为絮凝剂,絮凝了模拟染料废水耐酸大红和弱酸性橙。并将多元线性回归分析的方法应用于数据解析过程中,实验结果表明,在单染料絮凝体系中,存在游离染料、染料-絮凝剂结合物、颗粒光散射3个对残留色度有影响的组分:当絮凝剂投加量不足时,游离染料是残留色度的主要成分;当絮凝剂投加过量后,染料-絮凝剂缔合物的沉降性能下降,使溶液返色并加强了颗粒光散射的影响,因此脱色率反而下降。在二元混合染料絮凝体系中,对残留色度有影响的组分增加到5个,染料之间由于与絮凝剂的亲和力不同而出现絮凝脱色的差异,亲和力大的染料优先絮凝。将絮凝产生的活性污泥进行高温无害化处理,所得残渣可用于吸附脱色。其中聚合氯化铝絮凝后的活性污泥经过马弗炉高温煅烧以后得到的粉末,对耐酸大红等染料有较强的吸附作用。EPI-DMA絮凝后得到的活性污泥经微波后变成类似活性炭似的物质,吸附性能更佳。 3.化学絮凝与光催化联合处理模拟染料废水 印染废水色度深、成分复杂,虽然处理方法很多,各有所长,但采用单一的方法往往难以达到满意的治理效果。如对于含有非离子表面活性剂OP-10的活性染料模拟废水,采用EPI-DMA絮凝脱色的效果良好,但对OP-10的去处效果较差,过量加入EPI-DMA还增加新的污染组分及溶液的化学需氧量(COD)。纳米TiO2光催化降解COD的能力很强,但深色度的溶液对光的吸收使其催化性能发挥受到限制。本章联用化学絮凝脱色与TiO2光催化降解深度处理,两种方法取长补短,利用EPI-DMA絮凝去除模拟废水的色度,从而消除色度对TiO2催化效率的影响,残留的COD以纳米TiO2光催化降解,能达到对模拟印染废水良好的去除色度以及COD的效果。 4.花生壳活性炭对溶液中亚甲基蓝和亮绿的吸附及实际废水处理 以花生壳为原料,经磷酸活化制备的活性炭是一种有效的吸附剂,其比表面积为215m2/g,对染料具有很强的吸附能力,对亚甲基蓝和亮绿的饱和吸附量分别为596μmol/L和528μmol/L,亚甲基蓝和亮绿在花生壳活性炭上的吸附等温线遵从Langmuir等温式,吸附动力学符合准二级动力学模型。在二元混合染料体系中,亚甲基蓝和亮绿的吸附等温线的形状与单染料体系的吸附等温线明显不同,但总吸附量对总平衡染料浓度的关系式也符合Langmuir吸附等温线模型,随着混合体系中亚甲基蓝的配比增加,总的吸附平衡常数和饱和吸附量均有所增加。在亚甲基蓝与亮绿的混合溶液中,当花生壳活性炭投加量不足时,两种染料之间存在竞争吸附机制,亚甲基蓝的吸附平衡常数大,因而优先吸附,各染料的吸附率还受染料浓度比的影响。吸附染料后的活性炭,可以通过微波加热的方法将其分解炭化,达到无害化和再生的目的。在本章的最后用两种实验方法对实际废水进行了处理。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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