苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应

采用循环伏安法研究了苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应行为,通过高效液相色谱(HPLC)、总有机碳(TOC)测定仪、化学需氧量(COD)消解装置研究了该电极降解苯酚的效能。结果表明:苯酚在Ti/Ir O2-Ta2O5电极上的电化学反应主要发生在析氧反应区,而较高浓度苯酚可发生少量的不可逆的直接电化学氧化反应。在支持电解质浓度为5 g·L~(-1)、苯酚初始浓度100 mg·L~(-1)时,可获得较大的氧化峰电流和较高的电荷利用率。在苯酚初始浓度100 mg·L~(-1),电解质浓度5 g·L~(-1),反应时间120min,电流40 m A的适宜操作条件下,苯酚、COD、TOC去除率和平均电流效率(ACE)可分别达82%、49%、39%和24.5%。     

形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5电Fenton法催化降解含酚废水

针对电芬顿(Fenton)降解含酚废水时,铁阳极Fe易溶解从而影响降解效率的问题,采用形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5进行电Fenton降解含酚废水的研究。采用高效液相去谱法推测了Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的中间产物和降解过程。结果表明,FeSO_4·7H_2O投加量0.1 g·L~(-1),H_2O_2投加量2.94 mmol·L~(-1),初始pH值3.5,电压5.0 V,降解时间2 min,苯酚和化学需氧量(COD)去除率分别达94.14%和40.74%。在相同初始pH值、电压和降解时间下,使用铁阳极,苯酚和COD的去除率分别为40.74%和26.41%。相比Fe阳极电Fenton过程,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton过程降解废水时具有H_2O_2投加量少、降解时间短、电解电压低,并且耗酸量少、处理效果好、电极不易溶解的优点。Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的过程是相同的,但在相同降解时间内,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton法降解含酚废水效率较高,这是由于Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电催化反应与Fenton反应形成协同效应,协同降解废水的效率大于单独Fe阳极Fenton反应降解废水的效率。     

用超重力技术强化O3/Fe(Ⅱ)工艺深度氧化降解苯胺废水

针对传统反应器存在臭氧传质效率低的问题,将旋转填料床(RPB)的超重力技术与O_3/Fe(Ⅱ)高级氧化法相耦合(RPB-O_3/Fe(Ⅱ))用于含苯胺(AN)废水的深度氧化降解,考察了超重力因子β、催化剂Fe(Ⅱ)投加量、O_3浓度,体系pH值及苯胺初始浓度对AN降解率和TOC去除率的影响,用液相色谱-质谱联用仪分析了AN降解过程的中间产物,探讨了AN的降解机理。结果表明,超重力因子的提高有利于AN的深度降解;体系pH值会影响臭氧化直接与间接反应以及催化剂Fe(Ⅱ)的存在形式,RPB-O_3/Fe(Ⅱ)体系拓宽了臭氧使用的pH范围;O_3浓度增加有利于提高AN降解效能,但臭氧利用效率降低。在超重力因子β为100,Fe(Ⅱ)浓度为0.8 mmol·L~(-1),O_3浓度为36 mg·L~(-1),pH值为3,AN初始浓度为200 mg·L~(-1)时,12 min苯胺去除率达100%,60min时TOC去除率可达73%。氧化降解苯胺过程的中间产物主要有硝基苯、对苯醌、马来酸和草酸,并推断了臭氧催化氧化降解苯胺的可能途径。     

金属锰催化臭氧化降解三硝基甲苯功效的实验研究

以火炸药废水中常见的三硝基甲苯( TNT)为代表性污染物,利用该污染物的去除率及废水化学耗氧量( COD)的变化为评价指标,采用静态实验方法,对比研究了臭氧(03)单独作用及Mn(Ⅱ)催化臭氧化TNT的降解功效。结果表明：与03单独作用相比,Mn(Ⅱ)催化臭氧化作用不仅提高TNT去除率,也促进了COD的减少。通过考察Mn(Ⅱ)催化臭氧化降解TNT的影响因素发现,Mn(Ⅱ)催化作用的发生与废水初始pH无关,但作用大小不仅与pH有关,而且还受催化剂的投量与投加方式、TNT初始浓度及03投加量等的影响。     

基于响应面法的超声强化铁碳微电解处理硝基苯废水工艺优化研究

针对超声波强化铁碳微电解法降解含硝基苯废水时各操作因素之间是否存在相互作用的问题,采用响应面法(RSM)对工艺条件进行了优化。实验中,选取29组有代表性的试验点,以超声波(US)功率、零价铁(Fe~0)剂量、活性炭(GAC)剂量、废水初始pH值为主要因素,硝基苯的去除率为响应值,设计了四因素三水平的响应面实验,得到了最优的工艺条件。结果表明,Fe~0剂量与废水初始pH值、废水初始pH值与超声功率之间存在明显的交互作用;当Fe~0剂量为20.7 g·L~(-1),GAC剂量为13.19 g·L~(-1),初始pH值为2.08,超声功率为175.96 W时,硝基苯去除率的预测值为98.50%。与实测值相差1.23%(2%)。因此得到超声强化铁碳微电解降解硝基苯的二次数学模型对工艺条件的优化及硝基苯去除率的预测具有良好的可靠性。     

Fenton氧化法深度降解HMX生产废水

采用Fenton氧化法对化工生产中的奥克托今(HMX)生产废水进行了处理。以HMX和化学需氧量(COD)去除率为目标,系统考察了H2O2浓度、pH值、FeSO4浓度、温度、时间等参数对HMX废水降解的影响规律。实验得到适宜的操作条件为:pH值3,温度20℃,H2O2投加量2 mol·L-1,分6次等量投加,FeSO4投加量为0.05 mol·L-1,反应时间1.5 h。在此工艺条件下,HMX废水的COD去除率为88.8%,HMX去除率为91.58%,处理后的废水可生化系数BOD/COD由原水的0.013提高至0.328,满足可生化处理的要求。     

旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水

研究了在旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、O3/H2O2摩尔比、红水初始pH值、液气比等因素对红水化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,随着pH值的增大超重力因子β对COD去除率的影响增大,β大于100后COD去除率增大趋势变缓;最佳初始pH值为11左右;H2O2与O3最优摩尔比为1左右;COD去除率随液气比增大呈先增大后减小的趋势,适宜的液气比为0.25。     

超重力强化吹脱与O_3/H_2O_2联合处理含高浓度硝基苯废水

为了降低废水中硝基苯含量,首次构建了超重力强化的吹脱—O3/H2O2氧化处理工艺。进行了超重力强化的吹脱法预处理含高浓度硝基苯的废水。考察了超重力因子、气体流量G、液体流量L等因素对硝基苯吹脱率的影响。结果表明:结合超重力技术可有效提高硝基苯去除率,当G=10m3·h-1,L=90L·h-1,=80时,吹脱10次后硝基苯含量降至90mg·L-1,此后吹脱率变化明显减弱。低浓度废水用超重力强化的O3/H2O2高级氧化法进一步处理,当L=120L·h-1,=80,气相O3浓度为50mg·L-1,H2O2浓度为4.9mmol·L-1,初始pH值为10.5,处理时间为25min时,硝基苯去除率可达99.6%,出水可生化系数BOD5/CODCr=0.38,满足污水处理的生化处理标准。     

超声强化铁碳微电解处理硝基苯废水

针对铁碳微电解处理有机废水时铁碳填料易钝化、难连续可用性的问题,采用超声波(US)-零价铁/活性炭(Fe0/GAC)微电解技术降解硝基苯废水。考察了铁碳填料连续使用性,考察了Fe0剂量、GAC剂量、废水初始p H值对US-Fe0/GAC降解硝基苯的影响规律。结果表明:不更换填料时,US-Fe0/GAC连续处理4批相同废水的硝基苯去除率均在90%左右;而在Fe~0/GAC处理下,4次硝基苯去除率依次为48%、36%、25%、17%。超声不仅维持了填料高活性使其能被连续使用,有效提高了Fe~0/GAC对硝基苯去除率。得到降解硝基苯的适宜操作条件为:Fe0剂量20 g·L~(-1),GAC剂量10 g·L~(-1),废水初始p H为4。在此条件下,反应80min,硝基苯的去除率可达93%,出水的可生化系数BOD5/CODcr为0.32,能满足生化处理要求。     

过氧化氢增强紫外-臭氧降解偏二甲肼

建立了氧化偏二甲肼(UDMH)废水的H_2O_2-UV-O_3氧化体系。以偏二甲肼和化学需氧量(COD)的去除率为检测指标,用正交实验确定了反应的主要影响因素和最佳工艺组合。比较了O_3、UV-O_3、UV-H_2O_2、H_2O_2-UV-O_3四种反应体系的降解情况。初步探讨了中间产物的变化规律。结果表明:在pH=9.0,鼓气处理24 h,臭氧投加速率19.6 mg·(L·min)-1,过氧化氢与偏二甲肼的物质的量之比为5∶1,紫外线类型VUV+UV-C,反应时间1.5h的条件下,偏二甲肼废水(质量分数1%)中偏二甲肼去除率和COD去除率可分别达到99.99%和99.30%。     

高级氧化法中H_2O_2对COD的测定影响及消除

通过测定含不同H2O2浓度的纯水体系及硝基苯类化合物水样体系的废水化学需氧量(COD),分析发现硝基苯类化合物水样中H2O2对COD的测量存在正干扰,且具有很好的线性关系。在不引入新的干扰前提下,探讨了相应的H2O2消除方法。结果表明,当水样中H2O2浓度475 mg·L-1,COD值为747.6 mg·L-1时,改变水样p H值为碱性有利于H2O2的去除;添加二氧化锰催化剂虽然能在较短时间内去除H2O2,但可能引入新的干扰物;添加过氧化氢酶在不引入新的干扰情况下可快速去除H2O2。当反应时间3 min,分别调节水样p H为12、添加二氧化锰、添加过氧化氢酶,水样中H2O2去除率为1.2%、45.6%、100%。在相同酶量下处理含不同浓度H2O2的水样,H2O2均可在短时间内被除净。分析表明,添加过氧化氢酶可为快速、高效消除废水中未知浓度H2O2对CODCr测定的影响提供一条新的途径。     

旋转填料床中活性炭吸附含酚废水研究

以旋转填料床(RPB)作为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含酚废水,考察了转速、液体流率及初始浓度等因素对苯酚去除率的影响,确定适宜操作条件;分别采用拟一级和拟二级动力学模型研究了吸附动力学,并考察了各因素对吸附速率常数的影响;在相同操作条件下就去除率和速率常数与传统吸附法进行对比。结果表明:超重力因子为44.68、液体流率为35 L·h~(-1)时,处理初始浓度为1000 mg·L~(-1)苯酚废水,吸附2 h后,苯酚去除率最大,为90%左右,相同操作条件下较传统吸附法提高了30%;拟二级动力学模型线性拟合得到的吸附速率常数随着超重力因子以及液体流率的增大而增大,并得到最适宜操作条件下旋转填料床吸附法和传统吸附法的动力学方程分别为t/qt=0.02648+0.77932t和t/qt=0.02869+1.55707t,吸附速率常数较传统吸附法而言,由5.28×10~(-4)提高到9.02×10~(-4)。     

TiO2NRAs/CdS/Au复合薄膜光催化降解UDMH废水

为降低偏二甲肼(UDMH)废水处理能耗、避免因使用添加剂等造成二次污染,制备了一种可见光响应的TiO_2纳米棒阵列(NRAs)/CdS/Au复合薄膜光催化剂。结果表明,TiO_2 NRAs/CdS/Au复合薄膜能够利用可见光降解UDMH,并且以模拟太阳光做光源时复合薄膜对UDMH的降解效果优于单纯可见光做光源时的效果。随UDMH初始浓度增加,其降解率降低,但总降解浓度上升;TiO_2 NRAs/CdS/Au复合薄膜光催化降解UDMH废水适宜的pH约为7.2;加入空穴捕获剂、羟基自由基捕获剂及鼓入氮气都降低UDMH降解率,而鼓入空气则会使UDMH的降解率提高。模拟太阳光和可见光分别照射时,TiO_2 NRAs/CdS/Au复合薄膜都能够对UDMH降解过程中产生的有毒物质亚硝基二甲胺(NDMA)和偏腙(FDMH)实施降解,但模拟太阳光下效果更好,鼓入臭氧有助于NDMA和FDMH的快速去除。     

含RDX的炸药废水O3氧化处理试验研究

为研究臭氧(O3)对含黑索今(RDX)的炸药废水的处理效率,向RDX废水连续通O3进行试验,采样分析RDX浓度、化学需氧量(COD)等。结果表明:浓度为3.0 mg.L-1的O3氧化10 mg.L-1的RDX 2 h可使RDX去除58.01%;pH=12,O3氧化4 h可除去约83.15%的RDX;提高废水的pH值、降低RDX浓度及提高温度均利于O3氧化效率的提高。可见,对于pH值较高、浓度较低的RDX废水,单独利用O3氧化法处理是可行的。     

微波强化Fenton降解偏二甲肼废水

采用微波强化Fenton工艺处理了偏二甲肼废水,考察了微波功率、H₂O₂投加量、pH值、Fe2+与H₂O₂摩尔比等因素对废水处理效果的影响,通过正交实验确定了该工艺的最佳条件。结果表明,在微波功率280 W, H₂O₂(68.5 g·L-1)投加量4.0 mL、水样pH=4.0、Fe2+与H₂O₂摩尔比116、反应时间8.0 min的条件下,偏二甲肼废水COD去除率可达98.4%。     

不同臭氧组合工艺处理含硝基苯类化合物废水的实验研究

为研究臭氧高级氧化技术对含硝基苯类化合物炸药废水的处理效果,采用四种不同组合工艺(旋转填料床(RPB)-O3/H2O2、RPB-O3、曝气反应装置(BR)-O3/H2O2和BR-O3),进行了模拟废水中硝基苯类化合物降解的对比性试验。结果表明,O3/H2O2工艺对硝基苯类化合物表现出较强的降解性能,去除率可达99%,出水指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中硝基苯类化合物排放标准。在相同反应时间下,BR-O3/H2O2和BR-O3工艺对硝基苯类化合物去除率明显偏低。在RPB-O3/H2O2和RPB-O3工艺中,硝基苯类化合物去除率随超重力因子和初始p H值的增加而增大,而随双氧水浓度和液体流量的增加呈先增大后降低的变化趋势。在臭氧浓度为50 mg·L-1,超重力因子为80,初始p H为10.5,双氧水浓度4.9 mmol·L-1和液体流量120 L·h-1的试验条件下,硝基苯类化合物去除效果较好。此条件下硝基苯类化合物的降解过程符合假一级反应动力学。     

水介质中N,N-二甲基-2-叠氮乙胺盐酸盐的合成反应动力学

N,N-二甲基-2-叠氮乙胺(DMAZ)是一种可替代肼类推进剂的新型低毒液体燃料。为了提高DMAZ的合成效率,利用紫外吸收光谱测定法研究了水介质中N,N-二甲基-2-氯乙胺盐酸盐与叠氮化钠反应合成N,N-二甲基-2-叠氮乙胺盐酸盐的动力学过程。结果表明,该反应为二级反应,337.15,347.15,357.15 K温度下的表观反应速率常数分别为1.337×10-3,3.403×10-3,7.082×10-3L·mol-1·min-1,表观活化能Ea为83.5 kJ·mol-1,指前因子k0为1.19×1010L·mol-1·min-1。