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空化水射流结合Fenton处理硝基苯废水实验研究

冯卫强  
【摘要】: 硝基苯类物质是一种具有代表性的难降解有机污染物,它来源广、数量多、危害大,因此这种有机废水必须经过深度处理才能排放。硝基苯废水的处理方法可分为物理法、化学法和生物法等几大类,但这些方法普遍存在处理不彻底等缺点。空化水射流能够提供高温(5000K)、高压(1.013×108Pa),这样的极端条件能够降解一般处理方法难以降解的有机物。国内外学者将其运用到五氯苯酚、苯、甲苯等有毒污染物的处理中,但在硝基苯废水处理上还未见相关报道。 本论文将空化水射流技术运用于硝基苯废水处理,以实验室配置硝基苯废水为研究对象,研究了单独空化水射流降解硝基苯废水和空化水射流结合Fenton降解硝基苯废水的工艺条件,对比分析了两种工艺下降解硝基苯的结果,并利用高效液相色谱技术分析了空化水射流结合Fenton降解反应的中间产物,揭示了空化水射流结合Fenton降解硝基苯的反应机理。论文主要研究成果如下: ①空化水射流单独处理含硝基苯废水的最佳反应条件为:pH值3.0,硝基苯浓度50mg/L,围压0.5MPa,空化时间30min,泵压10MPa,此时,硝基苯去除率为31.89%;空化水射流结合Fenton降解硝基苯最佳反应条件为:Fe2+浓度40mg/L,H2O2浓度150mg/L,围压0.5MPa,pH值5.0,泵压10MPa,此时,硝基苯去除率为95.06%。对比得出空化水射流结合Fenton能够有效地降解硝基苯。 ②通过考察自由基清除剂的用量对硝基苯的空化降解效果的影响及HPLC分析探讨,明确了空化水射流结合Fenton降解硝基苯的主要机理是羟基自由基的氧化作用。推断出空化水射流结合Fenton降解硝基苯废水的机理:空化水射流促使Fenton释放出更多的HO·并加剧Fe2+的催化能力,将硝基苯直接降解或氧化,分解成链烃、有机酸等小分子有机物。 ③得出空化和Fenton的联合工艺存在协同效应,使空化射流结合Fenton氧化降解硝基苯效率高于单独空化和Fenton降解效率之和,并通过实验数据分析得出其增强因子f为2.37。 本论文将空化水射流应用到单一的有机废水处理中,探索出了一种新的难处理有机物处理方法,对一些难降解有机废水的处理有重要的理论和实践指导意义。


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