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超临界水氧化法处理抗生素废水的研究

黄晓慧  
【摘要】:抗生素对环境的影响十分严重,已被公认为是一种新兴污染物。并且,抗生素废水的处理技术多种多样,但是由于抗生素废水本身具有有机物浓度高、生物抑制性强等特点,选择一种高效的处理技术十分关键。超临界水氧化技术(SCWO)是一种高级氧化技术,已经有众多研究人员对其进行了探讨研究,并且处理对象多为难降解有机物或者有毒有害物质,研究结果令人满意。本实验采用连续流超临界反应设备处理抗生素废水,对其影响因素及反应动力学进行了研究。 首先,以COD和NH3-N的去除率为指标,考察了超临界水氧化技术对抗生素废水的处理效果。结果表明:处理效果良好。例如,在停留时间为60s,反应温度为380℃,压力为25MPa,初始进水浓度COD约为500mg·L-1,NH3-N约为40mg·L-1, H2O2(30%)约为7080mg-L-1时,COD和NH3-N的去除率分别达到92.4%和72%。 其次,探讨了各参数对处理效果的影响。结果显示:COD和NH3-N的去除率在20s-60s的停留时间范围内都随着停留时间的增加而增加,但在不同的停留时间范围内增速明显不同。COD和NH3-N的去除率在380℃-410℃范围内都随着温度的升高而增加,基本呈线性关系。在超临界临界压力附近,COD和NH3-N的去除率变化明显。当过氧量在0-100%范围内时,COD和NH3-N的去除率明显随其增加而增加;当超过100%时,去除率变化相对不明显。初始进水浓度对COD和NH3-N的去除率的影响很小。 再次,进行了RSM分析得出以下结论: ①停留时间和过氧量对COD去除率的影响相对比较明显。 ②得到的响应曲面编码因素回归方程为:X-COD=81.89+31.48A+4.14B+18.84C-3.30AB+11.10AC-0.82BC-19.31A2-4.59B2-19.74C2(其中A、B、C分别为停留时间、温度、过氧量的编码),认为因素A、C、AC、A2、C2对实验结果影响较大。 ③对主要影响参数的优化结果为:停留时间52.58s、温度392.54℃、过氧量125.42%,COD去除率为98.92%。 然后,利用幂指数法进行了反应动力学研究,动力学方程为: r=1.211x103exp(-49.19×103/RT)[c0](1.405±0.040)-1(1-X)(1.405±0.040)


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