超重力强化O3/Fe(Ⅱ)氧化降解DNT实际废水

二硝基甲苯(DNT)生产工艺中产生的废水具有成分复杂、难生物降解等特点,为此本研究提出采用超重力强化O₃/Fe(Ⅱ)氧化降解DNT实际废水的思路,研究了操作参数对DNT废水去除效果的影响规律,揭示了超重力强化O₃/Fe(Ⅱ)氧化降解DNT的催化机理,分析了DNT降解过程中间产物,推测了其降解途径。结果表明：超重力因子的提高有利于硝基化合物的深度降解,体系pH值会影响臭氧的直接氧化和间接氧化反应以及催化剂Fe(Ⅱ)的浓度,在超重力因子β为40,Fe(Ⅱ)浓度为0.8 mmol·L^-1,O₃浓度为60 mg·L^-1,液体流量Q_L为80 L·h^-1,值为1.1的条件下,反应60 min硝基化合物的去除率达60%,相近操作条件下,硝基化合物去除率比鼓泡反应器(BR)O₃/Fe(Ⅱ)体系提高18.30%;电子顺磁共振图谱显示出1∶2∶2∶1的相对峰强度,表明了羟基自由基(·OH)的存在,证实该降解过程遵循·OH的催化机理;...     

RuO2-IrO2-SnO2／Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L~(-1),电流密度为30 mA·cm~(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L~(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO~-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。     

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。     

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。     

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%。     

超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的响应面分析与优化

为了探究超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水最优工艺条件和各影响因素之间存在的交互关系,采用响应面法(RSM)进行实验优化。根据Box-Behnken Design(BBD)中心组合设计原理,设计四因素三水平实验,考察超重力因子(β)、初始pH值,液体流量(QL),臭氧浓度(CO3)对矿化苯酚废水的影响,构建该工艺的数学模型及确定优化后的工艺参数。结果表明,β与初始pH值存在极显著的交互关系,β与QL存在显著的交互关系。最优的工艺参数条件:β为60,初始pH值为5.47,CO3为60 mg·L^-1,QL为90 L·h^-1,预测值为91.54%,比实测值高0.97%(<2%),由此可知,二次数学模型对超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的工艺条件的优化及苯酚的矿化率的预测具有良好的可靠性。此外,超重力技术与非均相催化臭氧氧化技术相耦合有助于液相中的臭氧快速分解产生更多的羟基自由基(·OH)与有机物反应,因此,超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水遵循·OH机理,30 min可对苯酚废水实现较为彻底的矿化。     

超声波/超重力-臭氧法处理DNT废水的实验研究

常温下使用超声波/超重力-臭氧法对DNT废水进行处理,考察了超重力因子β、初始pH值、液气比(L/G)、臭氧浓度以及处理时间等因素对硝基化合物和COD去除率的影响。实验结果表明:该技术对DNT废水的处理效果较好,在最佳工艺条件β=130,pH=12,L/G=2,臭氧浓度为40mg/L时,处理5h后,硝基化合物和COD去除率分别达到94.28%、86.5%。     

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。     

超重力场下活性炭吸附间苯二酚废水

为了解决传统吸附设备存在设备体积庞大,吸附速率较小等问题,采用旋转填料床(RPB)为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含间苯二酚废水,考察了超重力因子、液体流量、温度、p H值和初始间苯二酚浓度对间苯二酚去除率的影响,测定了吸附等温平衡线及动力学数据,并在适宜操作条件下与固定床和磁力搅拌器的间苯二酚去除率进行了对比。结果表明:吸附平衡关系主要服从Freundlich模型,吸附热为14.65 k J·mol~(-1)。得到的吸附间苯二酚的适宜操作条件为:液体流量为50 L·h~(-1),超重力因子为41.30,p H值为5,温度为20℃,废水初始浓度为900 mg·L~(-1),吸附时间为2 h。在此条件下,间苯二酚去除率达到96.86%,较相同操作条件下的固定床和磁力搅拌器而言,去除率分别提高了约20%和14%。吸附过程主要符合准二级动力学方程,相同操作条件下,超重力吸附法的吸附速率常数为2.576×10-3g·mg~(-1)·min~(-1),是传统固定床吸附法与磁力搅拌器吸附法的1.626倍和1.413倍。     

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。     

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。     

球形红细菌降解对硝基酚特性及响应面优化

以对硝基酚(PNP)为目标污染物,利用球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)H菌株研究其对PNP的降解特性,通过单因素实验和响应面分析相结合的方法优化降解条件,以提高H菌株对PNP的降解能力。设置不同反应体系证明了H菌株活细胞是降解PNP主体,且在厌氧光照、厌氧黑暗、好氧光照和好氧黑暗四种条件下均能降解PNP。通过单因素实验得出显著影响因素为:PNP初始浓度、pH值和温度,响应面优化后的最优降解条件为:PNP初始浓度为81.01 mg·L~(-1)、pH值8.09和温度30.49℃,PNP降解率的预测值为92.3%,与实际值(91.1%)相差1.2%(2%),说明预测值可靠。在最优条件下,H菌株的生长和PNP浓度随时间变化关系表明,在H菌株生长的适应期96 h内,PNP浓度从81.01 mg·L~(-1)降低到20.33 mg·L~(-1),降解率为74.9%,指数生长期96～168 h,PNP被快速降解,降解率达到91.1%;同时,拟合了该条件下H菌株降解PNP的一级动力学方程。     

TNT废水的O3氧化处理的试验研究

为研究臭氧(O3)对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)废水的处理功效及其影响因素的作用规律,在控制影响因素水平的条件下,向TNT废水连续通O3进行试验,采样分析TNT浓度、COD等.结果表明, O3氧化TNT主要有O3与污染物的直接反应,及由O3引发产生的*OH与污染物的间接反应两种,两者对TNT降解的贡献受控于pH值;对pH<8的TNT废水,O3氧化可形成三硝基苯化合物(除TNT之外)等副产物,并引起浓度的积累,而对pH=11为废水,则未观测到此现象;提高废水的pH值、降低TNT浓度及添加缓冲溶液均利于O3氧化效率的提高.可见,对于pH值较高、浓度较低的TNT废水,利用单独O3氧化法处理是可行的.     

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。     

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。     

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。     

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。     

废水溶液中金属离子对O3/H2O2氧化TNT能力的影响

结合实际TNT废水的水质状况,以Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)及Al(Ⅲ)等为代表,以TNT去除率及反应动力学常数为评价指标,实验研究了金属离子对O3/H2O2降解TNT功效的影响。结果表明,金属离子对O3/H2O2去除TNT功效受控于金属的种类及浓度:Cu(Ⅱ)具有抑制作用;Mn(Ⅱ)浓度较低时,具有促进作用,浓度较高时则具有抑制作用;Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)浓度较低时,具有抑制作用,浓度较高时则具有促进作用;Al(Ⅲ)具有微弱的促进作用。分析认为,尽管Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)及Mn(Ⅱ)等都对去除TNT产生抑制作用,但前三者主要影响.OH的形成,而后者则影响.OH的寿命。     

偏二甲肼大气氧化生成亚硝基二甲胺(NDMA)的机理

为确定大气中偏二甲肼(UDMH)转化为亚硝基二甲胺(NDMA)的反应路径,采用量子化学方法对UDMH在大气中氧化生成NDMA的反应机理进行了研究,在B3LYP/6-311+G(d,p)和M06-2X/6-311+G(d,p)水平上对反应体系的反应物、中间体、过渡态及产物进行了几何构型优化和频率计算,在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ水平下进行单点能校正,构筑了反应的势能剖面。结果表明,UDMH氧化反应引发的过程是一个脱氢或加氧过程;考虑到大气中氧化剂(HO·/O_3/O_2)的浓度,不同氧化剂引发UDMH反应速率的比例关系为v(O_3)≈10~4×v(HO·)≈10~8×v(O_2)。因此UDMH在大气氧化的引发过程中最主要是被O_3氧化,UDMH摘除氢原子后生成中间体(CH_3)_2NN(H)·(IM1)。IM1在大气环境中HO·、HO_2·及O_3作用下都可以转化为NDMA,臭氧参与过程将降低反应活化能,促进NDMA在大气中生成。