收藏本站
《西安建筑科技大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超临界水氧化高浓度含氮有机废水研究

葛红光  
【摘要】: 超临界水氧化法是一种新兴的有机废水处理技术。在水的临界点(T_c=374℃、P_c=22.1MPa)以上,水的密度值、介电常数、离子积会下降,氢键会减少,以至于水成为一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质。此时甚至非极性的有机物和气体如氧气能和水以任意比例互溶,形成单一的均相体系。基于超临界水的特性而产生的超临界水氧化技术具有很多优越性,由于没有相间传质阻力,氧化反应速度非常快,一般只需几秒至几分钟即可将废水中的有机物彻底氧化分解。 本论文在一套连续流超临界水氧化实验装置中,以含氮有机物偏二甲肼和对氨基苯酚为研究对象,进行了非催化、均相催化和非均相催化超临界水氧化实验。研究了这两种含氮有机物在超临界水中的分解氧化效率及其影响因素。 研究结果表明偏二甲肼和对氨基苯酚在超临界水中有很好的氧化去除效果,在反应温度430~550℃、反应压力24~38MPa和H_2O_2过量的实验条件下,数秒钟内COD去除率可高达99%。采用气相色谱分析研究了反应后的气相产物,结果表明氧化产物是CO_2、N_2和过量的O_2。提高反应温度、反应压力、延长停留时间和增加氧化剂用量,均能提高有机物的分解氧化程度,使COD去除率增大。反应温度、压力和停留时间是影响有机物COD去除率的主要因素,在保证氧化剂过量的情况下氧化剂用量对超临界水氧化反应的影响较小。 传统的超临界水氧化通常在大约25MPa和550℃以上的高温下依赖于均相和自由基反应将有机碳转化为CO_2,为了降低苛刻的工艺条件和尽可能减少处理费用,进行了催化超临界水氧化实验研究。结果表明,使用合适的催化剂可以降低超临界水氧化反应的温度和压力、缩短停留时间,在相同的实验条件下能使高浓度含氮有机污染物的COD去除率相比于传统的超临界水氧化法有明显的提高。在均相催化超临界水氧化中,Cu~(2+)的催化效果较好,而在非均相催化超临界水氧化反应中催化剂CuO/γ-Al_2O_3的催化效果比催化剂MnO_2/K-Al_2O_3更显著。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)技术对使用前后的两种催化剂CuO/γ-Al_2O_3和MnO_2/γ-Al_2O_3的物相和组成进行了表征,结果表明,催化剂CuO/γ-Al_2O_3和MnO_2/γ-Al_2O_3在使用过程中,载体Al_2O_3的晶型发生转变、由γ-Al_2O_3大部分转变为了α-Al_2O_3,晶粒增大、 西安建筑科技大学博士学位论文 表面积有所减小。在超临界水氧化偏二甲麟和对氨基苯酚时这两种催化剂都出现了不同程度的 溶解流失现象,催化活性有一定的降低。在超临界水中CuO的催化活性优于Mnq,但N山q 比CuO稳定。 根据超临界水氧化偏二甲脐和对氨基苯酚的液相产物的GC一MS检测研究和对气相产物的 气相色谱(oc)分析结果,由此提出并解释了这两种含氮有机物在超临界水中分解氧化的反应路 径和反应机理。自由基反应是以上两种物质SCWO反应的共同特征,链引发主要由自由基.oH 完成。在经历了一系列复杂的反应后,最终产物为从、C众和氏0。 论文对偏二甲脐和对氨基苯酚在超临界水氧化中的COD去除动力学进行了研究,其宏观 动力学方程及动力学参数为: d[c oDI r=一--‘二一二= 诬。xp(--Eo/天T犷卯}”’[O2』” 偏二甲脐:Eo为科.65u·mol一,(无催化剂)、35.75u·mol”(euo催化剂)、37.79u·mol一, (Mhq催化剂)。有机物反应级数为1 .13级(无催化剂)、1.11级(CuO催化剂)、1.26级(N恤02 催化剂)。氧气反应级数为0.29级(无催化剂)、0.10级(Cuo催化剂)、1 .12级(N山O2催化 剂)。 对氨基苯酚:Eo为60.04u·mol”(无催化剂)、37.7ou·mol.,(euo催化剂)、51.47u·mol一, (Mnq催化剂)。有机物反应级数为1 .41级(无催化剂)、0.92级(Cuo催化剂)、0.95级(N[n 02 催化剂)。氧气反应级数为0.23级(无催化剂)、0.12级(CuO催化剂)、0.21级(Mnq催化 剂)。 有机物的反应级数接近1,氧气的反应级数小于l而接近0,偏二甲脐比对氨基苯酚具有 更低的反应活化能,催化剂的引入使偏二甲麟和对氨基苯酚的化学反应活化能均有较大程度的 降低。 论文对超临界水氧化技术的应用前景及若干工程化问题进行了探讨,选择合适的催化剂, 可以降低操作费用,提高处理效率。通过选择和分离原料或针对不同的原料在反应器的不同部 位应用不同的金属材料制作,可使腐蚀降到最低的程度。设计特殊的反应器以及工艺系统的优 化设计,可有效防止析出的盐在器壁上沉积。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X703

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韦朝海,王刚,谢波;废水处理催化超临界水氧化法影响因素及动力学分析[J];重庆环境科学;2000年05期
2 冀滨弘,章非娟;难降解有机污染物的处理技术[J];重庆环境科学;1998年05期
3 林春绵,金耀门,潘志彦;超临界水中苯酚的氧化分解[J];高校化学工程学报;1998年01期
4 张莉,陆晓华;超临界水氧化法处理有机污染物[J];化工环保;2002年02期
5 向波涛,王涛,刘军,沈忠耀;超临界水氧化法处理含硫废水研究[J];化工环保;1999年02期
6 王涛,杨明,向波涛,沈忠耀;超临界水氧化法去除废水有机氮的工艺和动力学研究[J];化工学报;1997年05期
7 王涛,何胜悦,刘崇义,沈忠耀;超临界水氧化法处理对苯二酚废水的初步研究[J];化工学报;1996年03期
8 丁军委,陈丰秋,吴素芳,戎顺熙,冯成武;超临界水氧化方法处理含酚废水[J];环境污染与防治;2000年01期
9 林春绵,袁细宁,杨馗;超临界水氧化法降解甲胺磷的研究[J];环境科学学报;2000年06期
10 周健,陆小华,王延儒,时钧;超临界水的分子动力学模拟[J];物理化学学报;1999年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林春绵,方建平,袁细宁,杨馗;超临界水氧化法降解氧乐果的研究[J];中国环境科学;2000年04期
2 王志举,吴晓东;超临界流体技术在环保领域中的应用[J];安徽化工;2005年03期
3 杨爽,江洁,张雁秋;湿式氧化技术的应用研究进展[J];环境科学与管理;2005年04期
4 赵保国;刘玉存;常双君;;超临界水氧化处理二硝基甲苯废水研究[J];火炸药学报;2007年02期
5 陈淑花,刘学武;超临界水氧化法[J];节能与环保;2004年03期
6 韩伟;何业东;;阳极等离子体电解处理高盐废水中的苯酚[J];北京科技大学学报;2005年06期
7 刘水刚,高伟;将碳化硅用于催化剂载体的研究进展[J];山东陶瓷;2004年01期
8 刘业奎,王黎,侯栋,万华,冯霄;二氧化碳加氢合成低碳烯烃反应平衡体系热力学研究[J];催化学报;2004年03期
9 印建和;超临界流体在化学反应中的应用[J];重庆工业高等专科学校学报;2002年02期
10 杨云龙,白晓平;焦化废水中几种典型难降解有机物的特性研究及处理技术[J];重庆环境科学;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 贾华;田江霞;耿鹏印;幺木森;郭浩;;超临界水氧化(SCWO)工业化设备研究及进展[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
2 王佳平;赵一先;丁雷;景盛翱;耿志明;盛兆琪;牛晓军;;超声波降解邻苯二甲酸二乙酯的研究[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年
3 葛晓冬;葛晓阳;王建雅;;超临界水氧化法处理废旧轮胎及燃料油回收方法初探[A];第四届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2005年
4 文杰;肖心亮;邱海兵;谢敏明;丁雷;盛兆琪;赵一先;;非均相催化氧化法处理高浓度硫脲废水[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
5 沙晶;徐文国;卢士香;;掺钕纳米二氧化钛光催化降解偏二甲肼废水的研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
6 陈广银;;超临界氧化在污泥处理中的应用[A];2007中国可持续发展论坛暨中国可持续发展学术年会论文集(4)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张健飞;对苯二甲酸二乙酯(DTP)及聚酯(PET)纤维生物降解性研究[D];天津工业大学;2003年
2 卢建树;超临界水氧化系统中合金腐蚀研究[D];浙江大学;2002年
3 王军;用超临界水氧化降解塑料的研究[D];天津大学;2003年
4 孙先锋;高效菌降解造纸黑液木质素的特性与机理研究[D];西安建筑科技大学;2002年
5 房金刚;一氧化碳偶联反应催化过程研究[D];天津大学;2004年
6 杜建国;深部流体对岩石物性的影响及其地震地质意义[D];中国科学院研究生院(地球化学研究所);2003年
7 卫延安;合成邻苯基苯酚的催化剂的制备及性能研究[D];南京理工大学;2004年
8 崔明超;喹啉及其甲基化衍生物的微生物降解研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2004年
9 杨恒权;有机官能化介孔分子筛固载金属配合物:设计、合成及催化作用[D];武汉大学;2004年
10 靳保辉;液相臭氧化反应机理研究及在化学耗氧量测定中的应用[D];厦门大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董君英;高酸价工业废油甲酯化制取生物柴油的实验研究[D];湖南大学;2005年
2 何瑜;红曲霉B_3降解金霉素废水的特性研究[D];福州大学;2006年
3 张菊;苯酚降解菌的分离筛选及其降解特性研究[D];西南交通大学;2004年
4 罗瑜;有机膨润土吸附水中多环芳烃机理及规律研究初探[D];浙江大学;2005年
5 董红霞;环境废水中硫化物的电化学方法测定与治理[D];西安理工大学;2005年
6 祝群力;电化学与多相催化耦合氧化处理含酚废水研究[D];大连理工大学;2005年
7 芦家娟;ABR的启动、颗粒污泥特征及处理染料废水的研究[D];北京林业大学;2005年
8 徐晓鸣;超声吹脱处理氨氮废水的工艺条件实验研究[D];兰州理工大学;2005年
9 罗轶;降有机磷农药生物制剂的制备及其在菠菜生产中的应用[D];中国海洋大学;2004年
10 王保锋;高温高压水溶液中材料腐蚀研究[D];浙江工业大学;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩恩厚;超临界水环境中材料的腐蚀研究现状[J];腐蚀科学与防护技术;1999年01期
2 冀滨弘,章非娟;难降解有机污染物的处理技术[J];重庆环境科学;1998年05期
3 王保峰,卢建树,张九渊,毛志远;不锈钢及镍基合金在高温水中的腐蚀研究[J];腐蚀与防护;2001年05期
4 林春绵,袁细宁,沈雁,王侃,戎顺熙;ε-酸在超临界水中的氧化降解[J];高校化学工程学报;2000年05期
5 林春绵,潘志彦,周红艺,章渊昶,金耀门;超临界水氧化法处理高浓度有机发酵废水[J];环境污染与防治;2000年04期
6 林春绵,袁细宁,杨馗;超临界水氧化法降解甲胺磷的研究[J];环境科学学报;2000年06期
7 何苗,张晓健,瞿福平,顾夏声;焦化废水中有机物在活性污泥法处理中的去除特性[J];给水排水;1996年10期
8 马俊华,赵建夫,陈玲;超临界水氧化技术的应用进展[J];四川环境;2003年02期
9 吕后鲁;刘德启;;工业废水处理技术综述[J];石油化工环境保护;2006年04期
10 周红艺,徐明仙,袁细宁,林春绵;超临界水催化氧化降解有机污染物的研究[J];浙江工业大学学报;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王军;用超临界水氧化降解塑料的研究[D];天津大学;2003年
2 张文兵;均相和非均相高级氧化技术处理水中有机污染物的研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 齐水冰;焦化废水脱氮工艺与机理研究[D];广东工业大学;2002年
2 白晓平;利用固定化高效优势菌处理焦化废水的实验研究[D];太原理工大学;2002年
3 杨茂清;偏二甲肼超临界水氧化工艺研究[D];西北大学;2003年
4 邓金泉;BAF深度处理焦化废水的试验研究[D];太原理工大学;2007年
5 杨馗;催化超临界水氧化法处理高浓度有机废水的研究[D];浙江工业大学;2002年
6 郑赞胜;高温高压下有机物与水的互溶度研究[D];浙江大学;2003年
7 王毓;超临界水氧化甲醇反应动力学模型[D];四川大学;2004年
8 葛晓冬;超临界水氧化法处理废旧轮胎的实验研究[D];大连理工大学;2005年
9 陈瑞勇;超临界水氧化技术处理焦化废水[D];太原理工大学;2005年
10 杨玉敏;双酚A生产废水超临界催化氧化研究[D];天津大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 林春绵,金耀门,潘志彦;超临界水中苯酚的氧化分解[J];高校化学工程学报;1998年01期
2 况秀猛,梁焕珍,毛铭华;有关硫酸铜厂的废液处理和综合利用设想──水热法在废液处理中的应用探索[J];工业水处理;1994年01期
3 王涛,何胜悦,刘崇义,沈忠耀;超临界水氧化法处理对苯二酚废水的初步研究[J];化工学报;1996年03期
4 王涛,杨明,向波涛,沈忠耀;超临界水氧化法去除废水有机氮的工艺和动力学研究[J];化工学报;1997年05期
5 韦朝海,侯轶;难降解毒性有机污染物废水高级氧化技术[J];环境保护;1998年11期
6 章亦军;姜保仙;;碘——淀粉比色法测定水中硫化物[J];环境污染与防治;1984年04期
7 董新法,李再资,林维明;超临界化学反应研究的新进展[J];现代化工;1997年11期
8 吴婉娥,孟晓红;超临界水氧化法在环境保护中的应用研究[J];云南环境科学;2000年S1期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾瑛,许国根,徐勤,吴婉娥;土壤中偏二甲肼的吸附及降解规律研究[J];农业环境保护;2001年06期
2 宫宝安,徐秀峰,郭保东,邹德峰,丛培学,王国建;废水中偏二甲肼的催化氧化脱除[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);1994年03期
3 何息忠;催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气在航天发射场的应用[J];重庆环境科学;1996年05期
4 董研;对氨基苯酚的合成工艺述评[J];贵州化工;1996年04期
5 何息忠;催化燃烧法在航天发射场废气治理中的应用[J];污染防治技术;1996年Z1期
6 刘祥萱,郭和军,王煊军,韩睿;气相色谱/质谱联用分析液体推进剂偏二甲肼组分[J];化学推进剂与高分子材料;2004年01期
7 刘长林,李玉兰,郑菁英;偏二甲肼废水的催化氧化作用[J];环境化学;1986年03期
8 金珊;对氨基苯酚在乙醇-水体系中溶解度的测定与关联[J];南京工业大学学报(自然科学版);2004年04期
9 奚惠敏;水中微量偏二甲肼分析方法研究[J];上海航天;1992年04期
10 修煜,苏闺光;双-(2-甲基苯酚)碳酸酯的合成[J];精细化工;1994年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵冰;邹利鹏;焦天恕;李建华;;偏二甲肼/不锈钢相容性的电化学研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
2 刘卫国;李宝庭;丛日梅;;推进废水中偏二甲肼含量在线检测[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
3 郑雪玲;荆彦文;苏鹏;;偏二甲肼废水处理技术的发展现状与前景[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
4 陈啸剑;张淑娟;周锋;;微波辐射—活性炭吸附处理偏二甲肼废水的研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
5 张光友;彭清涛;;光催化降解偏二甲肼废水研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
6 沙晶;徐文国;卢士香;;掺钕纳米二氧化钛光催化降解偏二甲肼废水的研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
7 沙晶;卢士香;徐文国;;铜钕共掺杂纳米TiO_2光催化降解偏二甲肼废水研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
8 郑伟双;张光友;徐文国;;掺铜纳米二氧化钛光催化降解偏二甲肼废水[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 吴婉娥;孟晓红;张会坛;;后化学发光法检测水中微量偏二甲肼[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
10 何浩;焦天恕;陈超;;气相色谱法测定气体中偏二甲肼方法研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王亚丽;中国航天高能推进剂的先驱者[N];中国化工报;2008年
2 ;史册中的“长征”荣誉[N];中国航天报;2007年
3 本报记者  石蕴璞 通讯员  王飞;化学推进剂:送“神舟”上天的神奇动力[N];洛阳日报;2006年
4 本报记者 陈伟;世界级化工企业落户芮城[N];山西经济日报;2002年
5 沈 路;酒泉卫星发射中心有个高素质人才方阵[N];大众科技报;2005年
6 本报记者 刘莉;寂寞长跑60年[N];科技日报;2011年
7 于柏林张兆军;气体传感器技术研究获突破[N];科技日报;2007年
8 思飞;我国新型火箭研制迫在眉睫[N];大众科技报;2001年
9 本报记者 刘莉;“他是我们全家的骄傲”[N];科技日报;2011年
10 本报记者 叶立新 盛文 姚自琦 朱向阳;安徽八一化工集团越做越强[N];安徽经济报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 葛红光;超临界水氧化高浓度含氮有机废水研究[D];西安建筑科技大学;2004年
2 胡继业;仿生合成杀菌剂o-烯丙基苯酚、p/o-丁酰基苯酚环境行为研究[D];中国农业大学;2004年
3 卫延安;合成邻苯基苯酚的催化剂的制备及性能研究[D];南京理工大学;2004年
4 陈日志;纳米催化无机膜集成技术的研究与应用[D];南京工业大学;2004年
5 凌冈;含N化合物的硒催化羰基化反应研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨茂清;偏二甲肼超临界水氧化工艺研究[D];西北大学;2003年
2 武森涛;双功能贵金属铂基催化剂的研制与硝基苯加氢重排制对氨基苯酚的研究[D];四川大学;2004年
3 张海涛;氧化硅负载铂金属催化剂及对氨基苯酚催化合成工艺研究[D];河北工业大学;2004年
4 岳丽丽;邻苯基苯酚的化学合成[D];四川大学;2003年
5 杨许召;直接电还原法合成对氨基苯酚的研究[D];郑州大学;2004年
6 张峰;偏二甲肼好氧生物降解的研究[D];重庆大学;2007年
7 孟德素;卤代苯腈与醇盐的亲核取代反应及氰基苯酚的合成研究[D];山东师范大学;2004年
8 蒋建中;新型反应型阻燃剂中间体DOPO及其衍生物的合成[D];南京理工大学;2004年
9 王晓晨;偏二甲肼的臭氧紫外光降解研究[D];清华大学;2008年
10 王力;偏二甲肼污水的好氧生物降解及其动力学研究[D];重庆大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026