（環(huán)境工程專業(yè)論文）電化學(xué)—sbr技術(shù)聯(lián)合處理硝基苯廢水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 電化學(xué)氧化技術(shù)是近年來(lái)興起的一種現(xiàn)代水處理新技術(shù)，與傳統(tǒng) 方法相比，具有高效、穩(wěn)定、無(wú)二次污染以及適用降解各類有機(jī)污染 物等突出優(yōu)點(diǎn)，為難降解有機(jī)廢水的工業(yè)化處理提供了新思路和新途 徑。 含硝基苯類化合物的廢水很難被微生物降解，許多國(guó)家都將其列 為優(yōu)先控制的污染物。文章在闡述電化學(xué)氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上，較為系 統(tǒng)地研究了電化學(xué)氧化技術(shù)處理難降解有機(jī)污染物的反應(yīng)機(jī)理、影響 因素及動(dòng)力學(xué)規(guī)律等，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的硝基苯廢水和 模擬廢水進(jìn)行電化學(xué)氧化降解。在電化學(xué)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用s b r 技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行了生物處理。提出了硝基苯廢水的電化學(xué)- - s b r 聯(lián)合 處理技術(shù)，為硝基苯廢水治理技術(shù)的發(fā)展提供有益的借鑒。具體內(nèi)容 包括： ( 1 ) 用實(shí)驗(yàn)室自制的活性炭粒子填充電極的電化學(xué)氧化反應(yīng)器對(duì) 模擬和實(shí)際硝基苯廢水進(jìn)行降解處理。通過(guò)正交試驗(yàn)，選出進(jìn)水質(zhì)量 濃度、電流強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間為重要的影響因子，考察三者對(duì)硝基苯去 除率的影響規(guī)律。 ( 2 ) 用一元線性回歸方程對(duì)不同進(jìn)水濃度和電流強(qiáng)度降解后硝基 苯的相對(duì)殘余濃度對(duì)反應(yīng)時(shí)間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。 ( 3 ) 用s p s s 軟件分析，表明不同的進(jìn)水濃度和電流強(qiáng)度下 l n ( c 。c ) 對(duì)時(shí)間t 的相關(guān)性顯著，說(shuō)明了進(jìn)水濃度和電流強(qiáng)度對(duì)硝基苯 的降解有較大的影響。 ( 4 ) 經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化裝置預(yù)處理后的實(shí)際廢水再進(jìn)入s b r 反應(yīng)器 進(jìn)行生化處理。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 研究表明： ( 1 ) 電化學(xué)氧化技術(shù)處理硝基苯廢水的反應(yīng)機(jī)理主要是電極電解 和活性炭吸附的協(xié)同作用。影響因素中，隨著電流強(qiáng)度增大，硝基苯 的去除率相應(yīng)增加；硝基苯廢水的進(jìn)水濃度的提高有利于電化學(xué)反應(yīng) 的進(jìn)行；反應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)有利于去除率的提高。相關(guān)性分析表明一元線 性回歸方程的相關(guān)系數(shù)大于臨界相關(guān)系數(shù)( r o 9 5 ) ，在本實(shí)驗(yàn)條件下， 硝基苯的降解符合表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，硝基苯的氧化降解速率 常數(shù)隨進(jìn)水濃度和電流強(qiáng)度的增加而增大；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硝基苯的 去除率達(dá)至f 9 5 以上。 ( 2 ) 廢水經(jīng)過(guò)電解處理后，改善了后續(xù)生化處理的進(jìn)水條件和對(duì) 活性污泥的毒性，保證了活性污泥的處理效果，可生化性顯著提高， 廢水c o d 的去除率也大大提高。 ( 3 ) 電解后的硝基苯廢水經(jīng)過(guò)s b r 技術(shù)的生物處理，出水的c o d 達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)電化學(xué)氧化技術(shù)降解廢水的特點(diǎn)，該技術(shù)適于作為前期預(yù)處 理工藝或與其它工藝相結(jié)合，以獲得更佳的處理效果。 關(guān)鍵詞：硝基苯，廢水處理，電化學(xué)氧化，動(dòng)力學(xué)，s b r 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t e l e c t r o o x i d a t i o no fw a t e rc o n t a m i n a n t sh a sb e e nt o u t e da so n eo ft h e m o r ep r o m i s i n gr e m e d i a t i o nt e c h n o l o g i e sf o ri t sp r o m i n e n tv i r t u e s ，s u c ha s h i g he f f i c i e n c y , o p e r a t i o nc o n d i t i o n sc o n t r o l l e de a s i l y , o r g a n i cp o l l u t a n t s d e g r a d e dn o n s e l e c t i v e l y , n os e c o n d a r yp o l l u t i o n ，e t c s oi t c a np r o v i d e n e wt h o u g h t sa n dp a t h w a y sf o ri n d u s t r i a l i z e dt r e a t m e n to fi n d e g r a d a b l e o r g a n i cw a s t e w a t e r w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ei sv e r yd i f f i c u l t l yd e g r a d e db y m i c r o b e m a n yc o u n t r i e sh a v er a n k e dt h i sk i n do fw a s t e w a t e ra st h ef i r s t r e s t r a i n i n g c o n t a m i n a n t o nt h eb a s i so f e x p a t i a t i o n o nt h e e l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g y , t h er e a c t i o nm e c h a n i s m ，i n f l u e n c i n gf a c t o r s a n dk i n e t i co f i n d e g r a d a b l eo r g a n i c c o n t a m i n a n tt r e a t e d b y e l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g yw e r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l y u s i n gt h er e a c t o r w i t he l e c t r o - o x i d a t i o n t e c h n o l o g y t r e a t e dt h es i m u l a n ta n da c t u a l w a s t e w a t e r c o n t a i n i n g n i t r o b e n z e n e o nt h eb a s i so f p r e t r e a t m e n t ， a d d i t i o n a l l y , t h ef e a s i b i l i t yo fb i o c h e m i c a lt r e a t i n gi nt h ee x p e r i m e n tw a s b r o u g h ti n t o e f f e c tw i t h s b rt e c h n o l o g y t h es b rt e c h n o l o g yw a s e x p o u n d e d t h ee l e c t r o - o x i d a t i o na n ds b ru n i t e dt e c h n o l o g yw a sp u t f o r w a r d w ew i s h e dt h i s s t u d yc o u l dp r o v i d e al o to fb e n e f i c i a l e x p e r i e n c e s t h em a i nc o n t e n t so fe x p e r i m e n tw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) u s i n gt h es e l f - m a d em e c h a n i s mw i t he l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g y f i l l e dw i t ha c t i v a t e dc a r b o np a r t i c l e st r e a t e dt h es i m u l a n ta n da c t u a l w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n e c u r r e n ti n t e n s i t y ，r e a c t i o nt i m ea n d i n f l o wc o n c e n t r a t i o nw e r es e l e c t e dt op r o c e s s e do r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h er e l a t i o n s h i po ft h r e ef a c t o r sa n dt h ed e g r a d a t i o no fn i t r o b e n z e n ew e r e i n v e s t i g a t e d ( 2 ) r e l a t i v i t yo ft h er e a c t i o nt i m ea n dr e l a t i v er e m a i nn i t r o b e n z e n e w a sa n a l y z e db yt h eu n i t a r yl i n e a r r e g r e s se q u a t i o na t d i f f e r e n ti n f l o w c o n c e n t r a t i o na n dd i f f e r e n tc u r r e n ti n t e n s i t ya f t e re x p e r i m e n t ( 3 ) i ta l s os h o w e dt h a tr e l a t i v i t yo fl n ( c 0 c ) a n dr e a c t i o nt i m ew a s i i i 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 p r o m i n e n c ea td i f i e r e n ti n f l o wc o n c e n t r a t i o na n dd i f f e r e n tc u r r e n ti n t e n s i t y b ya n a l y z i n gw i t hs p s ss o f t w a r e ( 4 ) w a s t e w a t e rw a sb i o c h e m i c a lt r e a t e di n t h es b rr e a c t o ra f t e r p r e t r e a t m e n t t h es t u d yi n d i c a t e st h a t ： ( 1 ) t h e m e c h a n i s mw i t he l e c t r o - o x i d a t i o n t e c h n o l o g y t r e a t e d w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ew a sm a i n l ya s s o c i a t e de f f e c tw i t h e l e c t r o a n a l y s i s a n da c t i v a t e dc a r b o n s a b s o r p t i o n w i t l l i ni n f l u e n c i n g f a c t o r s ，t h ee f f i c i e n c yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o nw a sc o r r e s p o n d i n g i n c r e a s ew i t ha u g m e n to fc u r r e n ti n t e n s i t y ；t h ei m p r o v e m e n to fi n f l u e n c eo f i n f l o wc o n c e n t r a t i o nw a si nf a v o ro fp r o c e s so fr e a c t i o n ；i n c r e a s eo ft h e r e a c t i o nt i m ew a sa v a i lt ot h ee m c i e n e yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n t h e r e l a t i v i t yo fa n a l y s i sp r o v e dt h a tt h ec o e f f i c i e n tw a so v e rt h ec r i t i c a l c o n s t a n t ( r o 9 5 ) t h eo x i d a t i o no fn i t r o b e n z e n ew a si nc o n f o r m i t yw i t l l a p p a r e n tf i r s t - o r d e rd y n a m i c sm o d e l i nt h ec o n d i t i o no ft h i ss t u d y , t h e c o n s t a n to f v e l o c i t yo f t h ee f f i c i e n c yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o ni n c r e a s e d w i t ht h ei m p r o v e m e n to fi n f l o wc o n c e n t r a t i o na n dc u r r e n ti n t e n s i t y ：t h e r e s u l ts h o w e dt h a tt h ed e g r a d a t i o no fn i t r o b e n z e n ec o u l db eo v e r9 5 w h i c hi n d i c a t e dt h a tn i t r o b e n z e n ec o u l db er e m o v e db yt h em e c h a n i s m e f f e c t i v e l y ( 2 ) t h e i n f l o wc o n d i t i o na n da c t i v a t e d s l u d g e st o x i c i t y w e r e m e l i o r a t e da f t e re l e c t r o o x i d a t i o n a l lo ft h e s ee n s u r e dt h ee f f e c t a n dt h e b i o c h e m i c a lp e r f o r m a n c eh a sb e e ni m p r o v e dal o t f i n a l l yi ti m p r o v e dt h e r e m o v e dr a t eo fc o d ( 3 ) w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ew a st r e a t e db ys b ra f t e r e l e c t r o o x i d a t i o n c o dh a sa c c o r d e dw i t hd e m a n do fc l a s so n eo f w a s t e r w a t e re m i s s i o nc o n t r o lr e g u l a t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro fe l e c t r o - o x i d a t i o nt r e a t i n gw a s t e w a t e r ， w er e a l i z et h a te l e c t r o o x i d a t i o ns h o u l db ec o m b i n e dw i t ho t h e rp r o c e s s e s t oo b t a i nm o r es a t i s f i c t i e dr e s u l t s k e y w o r d s ：n i t r o b e n z e n e ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，e l e c t r o o x i d a t i o n ， k i n e t i c s ，s b r 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部 內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 學(xué)位論文作者簽名 游6 月8 日 保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 不保密酊 凌守 指導(dǎo)教師簽名： p 幺砷臺(tái)年么月擴(kuò)日 獨(dú)創(chuàng)性聲明 y 1 0 1 3 9 1 9 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú) 立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論 文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文 的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本 人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期：w 占年6 月8 日 、 _ 弋 場(chǎng) 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 ，1 硝基苯廢水來(lái)源和特點(diǎn) 隨著社會(huì)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，人工合成的有機(jī)物種類越來(lái) 越多，人類社會(huì)在物質(zhì)世界得到極大豐富的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界約有8 0 的疾病與水環(huán)境的污染有關(guān)。水體中大量的污染物已經(jīng) 嚴(yán)重地威脅著人類的健康和生存。 硝基苯b ) 是高毒性物質(zhì)，它是聚氨酯材料的基本原料和精細(xì)化工的重要中 間體，主要用于染料、香料、農(nóng)藥及炸藥等行業(yè)，其毒性一般為其它化合物的2 0 3 0 倍，具有致突變性，會(huì)引起人體血紅蛋白變性，可通過(guò)呼吸道、皮膚接觸等使 人體受到不同程度的傷害。這類有機(jī)污染物若直接排放進(jìn)入環(huán)境中，經(jīng)擴(kuò)散和遷 移作用將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，對(duì)人和生物都有極強(qiáng)的毒害作用】。含硝基苯 類化合物的廢水很難被微生物降解，許多國(guó)家都將其列為優(yōu)先控制的污染物p j 。 1 1 1 硝基苯生產(chǎn)工藝及廢水產(chǎn)生 硝基苯的性質(zhì) 硝基苯的分子式為c 6 h 5 n 0 2 ；分子量1 2 3 1 1 ；為淡黃色透明油狀液體，有苦杏 仁味；蒸汽壓為0 1 3 k p a 4 4 4 ；閃點(diǎn)：8 7 8 ；熔點(diǎn)：5 7 ；沸點(diǎn)：2 1 0 9 c ；不 溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等多數(shù)有機(jī)溶劑。 目前，硝基苯的生產(chǎn)多采用苯硝化制得。其生產(chǎn)工藝為苯與混酸( 硝酸與硫酸) 發(fā)生硝化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)中和、水洗、初餾及精餾得到成品硝基苯1 4 】。在硝基苯生產(chǎn)領(lǐng) 域，廢水主要來(lái)自中和與洗滌過(guò)程，而洗滌廢水是硝基苯生產(chǎn)流程中最大的污染 源之一。硝基苯廢水產(chǎn)生過(guò)程見(jiàn)圖1 1 。 萊 混酸3 0 n a o h 硝基苯廢水 幽1 一i 硝基苯廢水產(chǎn)生過(guò)程 f i g 1 1 t h ep r o c e s sc a u s i n gw a s l e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n e 固薔 一 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 2 廢水特點(diǎn)和排放標(biāo)準(zhǔn) 硝基苯廢水中除硝基苯外，同時(shí)還含有少量苯、硝基酚、二硝基酚、硫酸鹽、 硝酸鹽等物質(zhì)。硝基苯生產(chǎn)廢水中，硝基苯的質(zhì)量濃度約2 0 0 0 m g l ；其它以硝基 苯為原料的行業(yè)，廢水中硝基苯含量一般在2 0 0 1 0 0 0 m g l 之間。含高濃度硝基苯 的工業(yè)廢水，一般成份較為復(fù)雜，含鹽量較高且具有很強(qiáng)的酸堿性，難以直接采 用生物法處理。 硝基苯廢水經(jīng)處理后必須符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 的一級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的硝基苯- 2 0 m g l 的要求。 1 2 硝基苯廢水的處理技術(shù)現(xiàn)狀 目前，硝基苯廢水主要有物理和化學(xué)處理方法( 包括化學(xué)氧化技術(shù)、高級(jí)氧 化技術(shù)、物理法) 和生物降解法等。其中物化預(yù)處理既可以降低硝基苯廢水的濃 度，又可以改善其可生物降解性，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造條件。 1 21 化學(xué)氧化技術(shù) 化學(xué)氧化技術(shù)常用于生物處理的前處理。一般是在催化劑作用下，用化學(xué)氧 化劑處理有機(jī)廢水以提高其可生化性，或直接氧化降解廢水中有機(jī)物使之穩(wěn)定化 5 1 。其中f e n t o n 法在處理一些難降解有機(jī)物方面顯示出一定的優(yōu)越性。f e n t o n 法就 是以鐵鹽( f e ”或f e ”) 為催化劑，在h 2 0 2 存在下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化降解。隨著人們 對(duì)f e n t o n 法研究的深入，近年來(lái)又把紫外光( u v ) 、草酸鹽等引入f e n t o n 法中，使 f e n t o n 法的氧化能力大大增強(qiáng)。f e n t o n 法氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、設(shè)備也較為 簡(jiǎn)單，適用范圍比較廣，但存在處理費(fèi)用高、工藝條件復(fù)雜、過(guò)程不易控制等缺 點(diǎn)，使得該法尚難被廣泛應(yīng)用【6 j 。 目前國(guó)內(nèi)采用化學(xué)氧化技術(shù)處理硝基苯廢水，一般使用的氧化劑有次氯酸鈉、 氯氣和過(guò)氧化氫、臭氧等口】。近年來(lái)，臭氧氧化技術(shù)由于低成本的臭氧發(fā)生裝置和 臭氧處理裝置的出現(xiàn)而重新成為研究的熱點(diǎn)。有文獻(xiàn)報(bào)道：將臭氧氧化與活性炭 吸附相結(jié)合可使廢水中的芳烴質(zhì)量濃度降到o 0 0 2 嘰【8 】。利用0 3 氧化處理硝基苯 廢水，其特點(diǎn)是反應(yīng)速度快、去除率高，但由于臭氧在水中的溶解度較低，如何 更有效地把臭氧溶于水中已成為該技術(shù)研究的熱點(diǎn)。僅采用唯一的氧化劑0 3 處理 廢水缺點(diǎn)是耗電量大、成本較高，并且臭氧氣體有毒，質(zhì)量濃度為5 2 0 m g l 時(shí)可 能致死。 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 化學(xué)氧化技術(shù)中的水解過(guò)程是利用缺氧條件、在偏酸性狀態(tài)下鐵屑與酸反應(yīng) 生成的新生態(tài)氫可將硝基苯還原成苯胺類物質(zhì)。由于苯胺類物質(zhì)屬于可生化性化 合物，因而大大提高了廢水的可生化性。 1 2 2 高級(jí)氧化技術(shù) 近年來(lái)，采用高級(jí)氧化技術(shù)處理水中難降解有機(jī)物已成為研究的熱點(diǎn)，并且 取得了較大的進(jìn)展。高級(jí)氧化技術(shù)又稱深度氧化技術(shù)1 6 ，以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的 羥基自由基- o h 為特點(diǎn)，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使 大分子難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)【9 1 。高級(jí)化學(xué)氧化( a o p s ) 過(guò)程產(chǎn)生的o h 自由基氧化電位為2 8 0 v ，僅次于氟的2 8 7 v 。o h 自由基幾乎可以 無(wú)選擇地與任何有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，并將其直接氧化為二氧化碳、水和礦物鹽，不 會(huì)產(chǎn)生任何中間產(chǎn)物口o 。因此該技術(shù)具有反應(yīng)速度快、處理完全、無(wú)公害、適用 范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，可將其分為超聲化學(xué) 氧化、超臨界水氧化、濕式氧化、光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化及相應(yīng)的催化氧化等。 1 2 2 1 超聲波氧化技術(shù) 超聲波是指頻率超過(guò)2 0 k h z ，人耳聽(tīng)不到的聲波。試驗(yàn)表明，低強(qiáng)度的超聲波 對(duì)生物活性具有促進(jìn)作用】，超聲波的空化作用在降解水中的污染物，尤其是難 降解有機(jī)污染物上具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)1 1 2 1 。超聲降解水體中的化學(xué)污染物是一個(gè)物理 化學(xué)過(guò)程，其主要基于超聲空化效應(yīng)及由此產(chǎn)生的物理化學(xué)變化【1 ”，聲波的瞬時(shí) 空化可以使空化氣泡及其周圍極小空間范圍內(nèi)出現(xiàn)熱點(diǎn)，產(chǎn)生出5 0 0 0 k 的高溫和超 過(guò)5 0 0 a r m 的高壓，這些極端的條件可以直接或間接的作用于水中化學(xué)污染物使其 降解，這就是超聲空化的熱作用；同時(shí)一定頻率范圍內(nèi)的空化氣泡在崩潰的瞬間 作用于氣泡內(nèi)的水蒸汽，h 2 0 聲解產(chǎn)生的大量o h 和h 自由基和廢水中的難降解的 化學(xué)污染物發(fā)生反應(yīng)，使難降解物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，即超聲波的聲化學(xué)作用； 還會(huì)產(chǎn)生很高的剪切力，促進(jìn)液體傳質(zhì)，加速反應(yīng)，即超聲波的機(jī)械傳質(zhì)作用。 可見(jiàn)超聲波空化處理難降解污水與高級(jí)氧化技術(shù)相似，利用自由基的氧化能力， 同時(shí)超聲空化產(chǎn)生巨大的流體力學(xué)力和熱解效應(yīng)，而這些效應(yīng)有時(shí)是超聲降解的 主要機(jī)理【12 1 。工業(yè)廢水中含有大量難生物降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)，僅靠生物處理難 以實(shí)現(xiàn)對(duì)其有效凈化，而僅靠超聲波把難降解物質(zhì)降解為穩(wěn)定的終產(chǎn)物又需要很 長(zhǎng)的時(shí)間、耗費(fèi)大量的能量，因此利用超聲波瞬間空化作用對(duì)難降解廢水進(jìn)行預(yù) 處理，使難降解的大分子的物質(zhì)降解為小分子、易于生化降解的物質(zhì)，從而提高 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 污水的可生化性。采用將超聲波與生物處理方法相結(jié)合的工藝，在經(jīng)濟(jì)上更為可 行。 1 2 2 2 濕式氧化技術(shù) 濕式氧化，又稱濕式燃燒，是處理高濃度有機(jī)廢水的一種行之有效的方法。 其基本原理是在高溫高壓的條件下通入空氣，使廢水中的有機(jī)污染物被氧化，按 處理過(guò)程有無(wú)催化劑可將其分為濕式空氣氧化和濕式空氣催化氧化兩類。 ( ) 濕式空氣氧化法 濕式氧化技術(shù)( w e ta i ro x i d a t i o n ，w a o ) 最早是由美國(guó)的z i m p r o 公司提出的 “。 從2 0 世紀(jì)5 0 年代逐漸發(fā)展成為一種重要的處理有毒、有害和高濃度有機(jī)廢水的有 效方法。w a o 技術(shù)是在高溫( 1 2 5 - - 3 2 0 。c ) 和高壓( o 5 - - 2 0 m p a ) 條件下，以空 氣中的氧氣( 或臭氧、過(guò)氧化氫等) 為氧化劑在液相中將有機(jī)污染物氧化為c 0 2 和水等無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程。與超臨界水氧化相比，濕式氧化和催 化濕式氧化反應(yīng)條件較溫和( t 離差l ( 電流強(qiáng)度) ，溫度和反應(yīng)時(shí)間的離差 值都較小，而且數(shù)值相差不大，說(shuō)明兩者對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)硝基苯去除率的影響不大。實(shí)驗(yàn) 過(guò)程中，廢水的水溫是固定為某一溫度值的，所以水溫的影響暫且不予考慮，而反應(yīng) 時(shí)間在實(shí)驗(yàn)中是比較容易控制的因素，因此實(shí)驗(yàn)中考慮反應(yīng)時(shí)間的影響。經(jīng)過(guò)分析綜 合考慮，選出進(jìn)水濃度、電流強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間為重要的影響因子。 3 4 主要因素對(duì)硝基苯去除率影響規(guī)律的研究 通過(guò)正交試驗(yàn)初步對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的影響因素進(jìn)行了判斷，明確了其中的三個(gè) 重要因素：電流強(qiáng)度、進(jìn)水濃度和反應(yīng)時(shí)間。下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究判斷以上 三個(gè)重要的影響因子的作用規(guī)律。 341電流強(qiáng)度對(duì)硝基苯去除率的影響 固定硝基苯的進(jìn)水濃度，使硝基苯廢水在反應(yīng)器中經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)時(shí)間，每 一反應(yīng)時(shí)間內(nèi)對(duì)電化學(xué)反應(yīng)器加以不同的電流強(qiáng)度，分別測(cè)定出水的硝基苯質(zhì)量 濃度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3 3 和圖3 1 。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 表3 3電流強(qiáng)度對(duì)硝基苯的去除率的影響 t a b l e3 - 3i n f l u e n c eo f c u r r e n ti n t e n s i t yo nt h ee f f i c i e n c yo f n i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n 嘗a 霉鬻m i 時(shí)間n )進(jìn)水( m g 濃l 字專m 水濃g l 譬去除率( )( )( )()一7 25 4 7 29 8 1 7 1 0 0 9 b 簽9 6 墼9 4 柏9 2 9 0 - d - - 3 0 m l n - 一4 恤l n 一6 帆i “ 051 0】52 o2 ，5 電流( a ) 圖3 1電流強(qiáng)度對(duì)硝基苯去除率的影響 f i g 3 1 i n f l u e n c eo f c u r r e n ti n t e n s i t y0 1 1t h ee f f i c i e n c yo f n i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n 由圖3 1 可知，隨著電流強(qiáng)度的增大，硝基苯出水的濃度降低，去除率也在 不斷增大。當(dāng)電流強(qiáng)度達(dá)到2 。0 a 時(shí)，硝基苯的去除率趨于穩(wěn)定，此時(shí)再增大電流， 去除率的增加不明顯。初步分析其原因，一方面隨著電流強(qiáng)度的增加，溶液中的o h 自由基濃度上升，硝基苯的去除率也上升，當(dāng)吸附的o h 自由基達(dá)到一定值后，失 活增多，從而限制了去除率的進(jìn)一步提高。另一方面在電化學(xué)氧化硝基苯的過(guò)程 中，主要的競(jìng)爭(zhēng)副反應(yīng)是發(fā)生在陽(yáng)極表面及其附近的水分解反應(yīng)，即0 2 逸出，反 豁n 蚰他舛粥 m 舳 踮h 。：m 如8巧 5 o 5 o o 1 1 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 應(yīng)式如下【6 3 】： 2 h 2 0 一4 e + 4 h 、0 2 t( 3 , 2 ) 因此，為促使反應(yīng)進(jìn)行并提高電氧化效率，必須保證陽(yáng)極具有較高的0 2 逸出 電位，在電化學(xué)反應(yīng)器中，隨著更多的0 2 微氣泡的產(chǎn)生，促使溶液進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流， 而且加速了液相傳質(zhì)速度。同時(shí)由于活性炭本身既可對(duì)硝基苯進(jìn)行表面吸附，加 速反應(yīng)速度，還可起到催化作用。這一切，都加速了反應(yīng)速度，使得電解反應(yīng)加 速進(jìn)行，同時(shí)對(duì)活性炭進(jìn)行解吸。當(dāng)吸附、解吸、電解達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)去除率 達(dá)到穩(wěn)定 6 4 1 。 從圖3 一l 可以看出，施加在反應(yīng)器上的最佳電流強(qiáng)度為2 0 a 。 34 2 進(jìn)水濃度對(duì)硝基苯去除率的影響 固定旖加在反應(yīng)器上的電流強(qiáng)度2 0 a ，分別在六個(gè)不同的反應(yīng)時(shí)間下，不同 進(jìn)水濃度的廢水在反應(yīng)器中處理，測(cè)定其出水濃度。試驗(yàn)結(jié)果表3 - - 4 干1 圖3 2 。 表3 4 電化學(xué)反應(yīng)器降解硝基苯模擬廢水試驗(yàn)數(shù)據(jù) t a b l e 3 - 4 e x p e r i m e n t a ld a t ai np r o c e s so f t r e a t i n gt h es i m u l a n tw a s t e w a t e r c o n t a i n