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《四川农业大学》 2018年
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零价铁联合高锰酸钾活化过硫酸钠降解十二烷基苯磺酸钠和阿特拉津

黎远梅  
【摘要】:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)是一种典型的表面活性剂,进入水体会产生大量不易消失的泡沫悬浮在水体表层,封锁水气界面,使水体自净受阻,长期暴露对水生生物会产生严重的危害。阿特拉津(ATZ)是一种常用的除草剂,对水体低等动物毒性极大,即使低浓度长期暴露也会对生物体的内分泌系统产生干扰。目前,可高效去除这两种污染物的废水处理技术,特别是高级氧化技术已成为研究热点。基于硫酸根自由基的高级氧化技术近年来引起了研究者的极大关注。零价铁(Fe~0)既可以用作环境中污染物的还原剂,又具有吸附、共沉淀等功能,与过氧化氢、亚硫酸盐、过硫酸盐等联合发生反应氧化降解污染物已有较多研究,同时,高锰酸钾(PM)及其还原产物(如Mn~(4+)、Mn~(3+)、Mn~(2+)等)可通过活化过硫酸盐(PS)或与零价铁联用处理某些难降解有机污染物,然而有关零价铁联合高锰酸钾活化过硫酸钠去除污染物的研究很少。本文利用Fe~0-PS-PM工艺去除SDBS和ATZ模拟废水,通过单因素试验和正交试验确定了Fe~0-PS-PM工艺对模拟废水的最佳工艺条件。设置PS、PM、Fe~0、PS-PM、Fe~0-PM、Fe~0-PS和Fe~0-PM-PS七组对照试验,根据污染物降解情况,利用电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)对比Fe~0和Fe~0-PM-PS体系反应后Fe~0颗粒的表面形态和元素组成,利用X射线衍射仪(XRD)分析了Fe~0-PM-PS体系反应后产生的絮凝物晶相成分,初步探究了Fe~0-PS-PM工艺对污染物的降解机理。得到的主要研究结果如下:(1)Fe~0-PS-PM工艺降解SDBS的单因素试验结果表明:Fe~0浓度、PM浓度、PS浓度、pH以及PM-PS的投加次数对SDBS模拟废水COD_(Cr)、TOC的去除率都有影响。当Fe~0浓度从5 g/L增大至13 g/L时,COD_(Cr)降解率从39.1%提高至最大值86.0%,最大值比不加Fe~0的体系增加53.1%;当Fe~0浓度继续增大至20 g/L时,COD_(Cr)降解率降低至80.7%。PM浓度从5 mmol/L增大至15 mmol/L,COD_(Cr)降解率从82.7%提高至最大值96.3%,比未加PM体系高26.1%;PM浓度继续增大至25 mmol/L出水COD_(Cr)降解率降至79.9%。PS浓度从5 mmol/L增大至10 mmol/L,COD_(Cr)降解率从48.3%提高至最大值95.8%,比未加PS体系高39.6%;PS浓度继续增大至25mmol/L出水COD_(Cr)降解率降至86.3%。COD_(Cr)去除率在pH酸性条件下中明显优于碱性条件,当模拟废水不调节pH(约8.55)时去除率为98.3%。在相同的PM-PS投加量下,COD_(Cr)去除率随着投加次数的增多而增大,在投加次数为4时,COD_(Cr)去除率达到98%,比一次性投加高47%。正交试验结果表明,在不调节模拟废水pH的情况下,零价铁和过硫酸钠浓度对SDBS去除效果显著,各因素影响程度排序为:Fe~0投加量PS浓度投加次数PM浓度,最佳Fe~0投加量13 g/L,PM浓度15mmol/L,PS浓度10 mmol/L,投加次数为4。(2)Fe~0-PM-PS工艺降解ATZ模拟废水的单因素(pH、Fe~0浓度、PS浓度、PM浓度、投加次数)试验结果表明:ATZ在酸性条件下有较好的降解效果,酸性越强,ATZ降解率越高,原水不调pH时,ATZ降解率为80%;当Fe~0浓度从0 g/L增大至10 g/L时,ATZ降解率增至最大值为90.4%,在Fe~0浓度为12.5~20 g/L时,ATZ降解率从88.6%逐渐降低至78.3%;当PS浓度从0 mmol/L增大至10 mmol/L,ATZ降解率增至最大值94.4%,PS浓度继续增大至20 mmo/L,降解率无明显增加;PM浓度为2.5 mmol/L时,ATZ降解率达到90.1%,PM浓度继续增大至20 mmo/L,降解率并无明显增大且反应速率常数k变化不大;PM-PS的投加次数3时比一次性投加去除率高17.6%。ATZ的降解符合准一级动力学方程。当pH为8.15(不调节pH)时,ATZ浓度随时间变化的相关系数R~2最高,同时反应速率常数为0.01462 min~(-1)。正交验结果表明,当PM-PS的投加次数为3时,pH和高锰酸钾浓度对ATZ降解影响显著,各因素影响程度排序为:pHPM浓度PS浓度Fe~0投加量,最佳工艺条件为:pH为5,PM浓度为2.5 mmol/L,Fe~0投加量10 g/L,PS浓度10 mmol/L。(3)Fe~0、PM、PS联用在SDBS或ATZ的去除过程中存在协同效应,其去除机理主要是氧化还原降解,同时伴有吸附沉淀。应用Fe~0-PM-PS工艺处理其他难降解、有毒有害的废水具有很好的前景。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X592

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