基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton预处理高浓度染料中间体生产废水

为高效处理染料中间体生产废水、优化工艺参数,针对染料中间体生产废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,选用Fenton氧化处理过程,以实际生产废水为研究对象,基于Box-Behnken响应曲面法分别考察了反应时间、初始pH、n(H₂O₂)/n(Fe2+)、Fenton试剂投加频率等因素对Fenton法处理废水过程的单独影响及各因素间的交互作用,并建立以COD_Cr去除率为评价指标的数学模型进行全面分析.结果表明:各影响因子显著性顺序为初始pH>n(H₂O₂)/n(Fe2+)>Fenton反应时间>投加频率,其中n(H₂O₂)/n(Fe2+)与投加频率的交互作用最为显著(F=3.43);模型决定系数R2=0.917 9,说明模型可信度和精密度高;最佳反应条件组合为反应时间30 min、初始pH为3.46、n(H₂O₂)/n(Fe2+)为6.12、投加频率为2次.预测最大COD_Cr去除率为56.53%,验证试验实测平均结果为55.17%,与预测值相比偏差为1.36%.经最优条件处理后废水的ρ(COD_Cr)由9 600 mg/L降至4 000 mg/L左右,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.07增至0.37,可生化性提高.研究显示,采用Fenton法预处理高浓度染料中间体废水可有效提高COD_Cr去除率及其可生化性.      

Fenton法处理黄连素废水试验

采用Fenton氧化法处理黄连素成品母液废水,考察初始pH、反应温度、反应时间、c(H₂O₂)以及c(FeSO₄)对处理效果的影响. 通过正交试验分析了该法的作用机理,确定了反应过程中的关键控制因素.结果表明,Fenton法处理黄连素成品母液废水时,影响其COD_Cr去除率的因素依次为反应温度、c(H₂O₂)、初始pH、c(FeSO₄)以及反应时间. 通过单因素试验确定其主要影响因素的最佳水平:初始pH为2,反应温度为40 ℃,反应时间为30 min,c(H₂O₂)为0.24 mol/L,c(FeSO₄)为10 mmol/L. 该条件下COD_Cr和黄连素的去除率可分别达到44.1%和96.2%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由小于0.05提高到0.3,废水可生化性显著提高.      

Fenton法深度处理腈纶废水的特性

研究Fenton法深度处理难降解腈纶废水的影响因素及其优化反应条件,应用紫外和三维荧光光谱探讨腈纶废水生化出水中污染物的去除规律. 研究表明:初始pH由1.5升至6.0时,COD_Cr去除率由20.0%快速升至61.8%后再缓慢降至51.0%;c(Fe2+)由0.8 mmol/L增至10.8 mmol/L时,COD_Cr去除率先由2.5%增至58.0%再缓慢降至55.5%;c(H₂O₂)和反应时间对COD_Cr去除率影响较小. 正交试验极差表明,COD_Cr去除率的影响因素为初始pH>c(Fe2+)>c(H₂O₂)>反应时间,最优条件〔c(Fe2+)为7.20 mmol/L、c(H₂O₂)为0.16 mol/L、初始pH约为3、反应时间为90 min〕下腈纶废水生化出水ρ(COD_Cr)由308 mg/L降至103 mg/L,去除率为66.5%. 紫外和三维荧光光谱显示,腈纶废水生化出水中的类蛋白类物质完全被去除,大部分可见腐殖质类物质以及UV腐殖质类物质也被分解.      

Fenton氧化法对制革废水中难降解四羟甲基氯化磷的去除作用

制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H₂O₂投加量、pH、m(Fe2+)/m(H₂O₂)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4,H₂O₂投加量为6667 mg/L,m(Fe2+)/m(H₂O₂)=1,反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H₂O₂投加量分级数(q=1.065)高于有机物的底物分级数(a=0.858),表明Fenton体系降解TP的反应速率主要受H₂O₂投加量制约。     

Fenton法处理类长填龄渗滤液的氧化和絮凝作用

采用Fenton法对难降解的类长填龄渗滤液进行处理,考察其氧化和絮凝作用对有机物去除的贡献. 结果表明:以COD_Cr去除率最大为目标,试验在最优条件下,c(H₂O2)/c(Fe2+)为7.0,Fe2+投加量(c(Fe2+))为60　mmol/L,pH为3.0,此时COD_Cr总去除率为60%;其中氧化作用去除率为44%,氧化和絮凝作用的效率比为2.7. c(H₂O₂)/c(Fe2+),c(Fe2+)和pH的变化对氧化和絮凝作用有明显影响,氧化作用对COD_Cr去除率随H₂O₂投加量增大而增大.絮凝作用对COD_Cr的去除率不仅受Fe2+投加量直接影响,随其增加而增大;还间接受氧化作用去除率影响,氧化作用去除率越大,剩余有机物大分子所占比例降低,絮凝作用对有机物的去除率越低.      

Fenton法处理腈纶聚合废水

采用Fenton法处理腈纶聚合废水,考察药剂、反应条件等对处理效果的影响,并分析了其作用机理,确定了反应过程中的关键控制因素. 结果表明:Fenton法处理腈纶聚合废水时,影响COD_Cr去除率的因素依次为c(H₂O₂)＞反应时间＞pH＞c(Fe2+);最佳试验条件〔c(H₂O₂)为0.2 mol/L, c(Fe2+)为28.8 mmol/L, pH为2.5, 反应时间为150 min〕下处理腈纶聚合废水时,进水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅)和ρ(丙烯腈)分别为1 200.0,242.1和97.4 mg/L,出水分别为301.6,110.0和0 mg/L,去除率分别为74.9%,55.0%和100.0%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.2提高到0.36,废水可生化性显著提高,特征污染物丙烯腈得到有效去除.      

光电催化氧化处理高含氯采油废水的研究

以高压汞灯为光源,考察了在光催化、电氧化、光电催化及光电催化/H₂O₂体系中降解实际油田采油废水的效率.研究了实际高含氯采油废水在TiO₂悬浮态光电催化反应器中的降解动力学.结果表明,在相同的槽电压和反应时间下,光电催化体系降解有机污染物的效率均高于电化学氧化和光催化,而且在电氧化和光电催化氧化体系中均检测到有一定量的活性氯产生,从而可以提高有机污染物的降解效率.光电催化/H₂O₂体系中由于在紫外光的照射下H₂O₂分解为大量的·OH从而使得降解效率在短时间内大大提高.同时详细研究了采油废水的初始ρ(COD_Cr),槽电压和溶液pH等对光电催化降解的影响.      

Fenton试剂对垃圾渗滤液中腐殖酸的去除特性

采用Fenton试剂处理反渗透浓缩渗滤液,通过腐殖酸相对含量(UV₂₅₄),COD_Cr,TOC,腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α)及氧化/混凝去除率比(φ)等表征手段,比较不同初始pH,H₂O₂投量〔c(H₂O₂)〕和Fe2+投量〔c(Fe2+)〕对渗滤液COD_Cr和UV₂₅₄的去除效果. 结果表明:在试验范围内,UV₂₅₄去除率(48.5%～78.2%)高于COD_Cr去除率(40.3%～62.5%);腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α>0.77)远高于反应前(α_〖WTBZ〗00.61),说明腐殖酸的降解影响和控制着整个体系COD_Cr的去除. 混凝作用(COD_{Cr coag},UV254 coag)受氧化作用(COD_{Cr oxid},UV254 oxid)的影响并与之拮抗,氧化作用越大混凝作用越小. 当c(H₂O₂)/c(Fe2+)>2时,氧化作用占优势;当c(H₂O₂)/c(Fe2+)<1.2时,混凝作用占主导. 当初始pH为4.0,c(H₂O₂)为240 mmol/L,c(Fe2+)为40 mmol/L,反应时间为2 h时,COD_Cr和UV₂₅₄的氧化/混凝去除率比最大(φCOD_Cr8.6,φ _<sub>UV2546.0),COD_Cr,UV₂₅₄,HA和FA去除率分别达到62.5%,78.2%,95.0%和62.7%.      

MW-Fe0/H2O2体系预处理垃圾渗滤液浓缩液有机物

为探究MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应对渗滤液浓缩液的效能与机理,探讨了废水初始pH值、Fe⁰投加量、H₂O₂投加量、MW功率和反应时间等影响因素对有机物去除效果,通过类比实验对MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理渗滤液浓缩液中MW辐射的反应机理进行研究,并采用了SEM和XRD技术对反应前后的Fe⁰物相变化及催化机理进行了探究.结果表明,在初始pH值为3.0,Fe⁰投加量0.5g/L,H₂O₂投加量20mL/L,MW功率400W,反应时间14min时,其COD、UV₂₅₄以及色度（CN）的去除率分别为58.70%、85.69%和88.30%.类芬顿类比实验说明MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理后具有较高的有机物去除率和可生化性;紫外-可见光谱表明,Fenton和MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应均能使废水中有机物的芳香性程度、分子量和缩合度大幅度降低,但MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应优于其他反应过程;三维荧光光谱显示,MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应能使渗滤液浓缩液中荧光峰峰位蓝移,说明废水的腐殖质缩合度减小,且分子量大幅降低.与此同时,Fe⁰在反应过程中,表面由光滑变得粗糙且被腐蚀为Fe₃O₄和FeOOH等物质.MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应的主要机理为芬顿反应及铁氧化物-H₂O₂非均相芬顿反应的高级氧化作用、铁基胶体对有机物的吸附沉淀,而MW的热效应和非热效应加速了以上作用的进行,从而能对渗滤液浓缩液中有机污染物进行快速去除.     

US/UV-Fenton体系处理高浓度罗丹明B特性研究

以罗丹明B为目标污染物,探索US/UV-Fenton体系对高浓度染料的降解规律.首先对比了Fenton、US-Fenton、UV-Fenton以及US/UV-Fenton体系降解RB的效果,通过建立反应动力学方程,发现各体系反应均符合伪一级动力学,进而分析US/UV-Fenton体系之间的协同因子.考察了初始溶液pH值、H₂O₂的投加量、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间和超声功率5个因素对US/UV-Fenton体系降解污染物的影响.结果表明,在最佳条件下罗丹明B溶液脱色率为99.9%,COD_Cr和TOC去除率分别为91.2%和61.85%,废水可生化性（BOD₅/COD值）由0.277提高至0.503.最后根据反应规律,分析了US/UV-Fenton体系的反应机制,深度探讨了体系之间的协同促进作用.     

化学氧化法处理资源回收后的J-酸和吐氏酸染料中间体废液

萘系磺酸染料中间体Ｊ－酸和吐氏酸废母液经有用资源的回收后,尚须进行最终出水的达标处理．通过吐氏酸和Ｊ－酸废母液萃余液的后处理试验,确定了盐回收－混凝沉淀－化学氧化的达标处理工艺方案,并确定了相应的工艺参数．其中化学氧化采用Ｆｅｎｔｏｎ试剂（以双氧水作氧化剂,绿矾为催化剂）,在经济合理的投量范围内经２—４ｈ反应,萃余液ＣＯＤＣｒ去除率达８０％以上,最终出水ＣＯＤｃｒ在２００ｍｇ／Ｌ以下,满足有关工业废水排放标准．     

Fenton氧化去除制药企业活性污泥中AOX的效果研究

用Fenton氧化处理合成制药企业活性污泥混合液,考察了不同Fe~(2+)、H_2O_2投加量和不同反应时间下污泥与上清液中AOX(可吸附有机卤代物)的去除效果,优化了反应条件,探讨了氧化机制.结果表明,Fenton氧化的最佳条件为H_2O_2投加量0.90 mol·L~(-1),Fe~(2+)投加量0.045 mol·L~(-1)[物质的量比为:n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)=1∶20],反应2 h,污泥和上清液中AOX可分别去除70.7%和78.5%.GC-MS分析结果显示,污泥中含有11种有机卤代物,Fenton氧化后有8种不再检出;3种仍有检出,但浓度有所降低,去除率约为40%~50%.与此同时,污泥中对二甲苯、邻苯二甲酸二异丁酯等非有机卤代物类有毒有害有机物也得到有效去除.     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and phenols from coking wastewater by simultaneously synthesized organobentonite in a one-step process

The optimal condition for a one-step process removing organic compounds from coking wastewater by simultaneously synthesized organobentonite as a pretreatment was investigated. Results showed that sorption of organic compounds by organobentonite was positively correlated to the cation surfactant exchange on the bentonite and the octanol-water partition coefficient (K_ow) of the solutes. With 0.75 g/L bentonite and 180 mg/L (60% of bentonite cation exchange capacity) cetyltrimethylammonium bromide, the removal efficiencies of the 16 polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) specified by the US Environmental Protection Agency in coking wastewater except naphthalene were more than 90%, and that of benzo(a)pyrene was 99.5%. At the same time, the removal efficiencies of COD_Cr, NH₃-N, volatile phenols, colour and turbidity were 28.6%, 13.2%, 8.9%, 55% and 84.3%, respectively, and the ratio of BOD₅/COD_Cr increased from 0.31 to 0.41. These results indicated that the one-step process had high removal efficiency for toxic and refractory hydrophobic organic compounds, and could improve the biodegradability of the coking wastewater. Therefore it could be a promising technology for the pretreatment of toxic and refractory organic wastewater.     

Photodegradation of amoxicillin by catalyzed Fe3+/H2O2 process

Three oxidation processes of UV-Fe³⁺(EDTA)/H₂O₂ (UV: ultraviolet light; EDTA: ethylenediaminetetraacetic acid), UV-Fe³⁺/H₂O₂ and Fe³⁺/H₂O₂ were simultaneously investigated for the degradation of amoxicillin at pH 7.0. The results indicated that, 100% amoxicillin degradation and 81.9% chemical oxygen demand (COD_Cr) removal could be achieved in the UV-Fe³⁺ (EDTA)/H₂O₂ process. The treatment efficiency of amoxicillin and COD_Cr removal were found to decrease to 59.0% and 43.0% in the UV-Fe³⁺/H₂O₂ process; 39.6% and 31.3% in the Fe³⁺/H₂O₂ process. Moreover, the results of biodegradability (biological oxygen demand (BOD₅)/COD_Cr ratio) revealed that the UV-Fe³⁺ (EDTA)/H₂O₂ process was a promising strategy to degrade amoxicillin as the biodegradability of the effluent was improved to 0.45, compared with the cases of UV-Fe³⁺/H₂O₂ (0.25) and Fe³⁺/H₂O₂ (0.10) processes. Therefore, it could be deduced that EDTA and UV light performed synergetic catalytic effect on the Fe³⁺/H₂O₂ process, enhancing the treatment efficiency. The degradation mechanisms were also investigated via UV-Vis spectra, and high performance liquid chromatography-mass spectra. The degradation pathway of amoxicillin was further proposed.     

Fe2+-H2O2法处理DSD酸生产氧化母液的研究

为改善DSD酸氧化母液的可生化降解性,将废液先用有机絮凝剂TS-1(一种季胺盐)处理,TS-1的投加量为3g/L,其后用Fe²⁺-H₂O₂法氧化,Fe²⁺和H₂O₂的量分别为150mg/L,7g/L,废液COD和色度的去除率分别可达64%和62%。经处理后的废水,其BOD₅/COD≈0.3,可以认为已达到生化处理的要求。当H₂O₂的投量为2g/L,经Fe²⁺-H₂O₂氧化处理后的废液,再用FeCl₃进行两级混凝处理(FeCl₃的投加量分别为5g/L和2g/L),则COD和色度的去除率可达90%和95%。     

Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的研究

对Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的方法进行了研究,在综合考虑经济性和去除效果的前提下,提出了反应的最佳条件:H₂O₂投加量为220 mg/L,Fe²⁺投加量为180 mg/L,聚丙烯酰胺投加量为4.5 mg/L,反应时间为0.5h,pH=7.最终COD去除率可达44.5%,色度可以降为35倍,出水符合国家污水排放二级标准.同时,通过分析分子量分布和小分子有机物组成,揭示了Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的污染物变化规律.结果表明焦化废水经过Fenton氧化/混凝协同处理后,其出水可达到国家二级排放标准,并且处理成本相对较低,具有实际应用的前景.     

东北土著白腐真菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的可行性探讨

青顶拟多孔菌是一种可以降解木质素的白腐真菌,也是具有较高的产漆酶能力的生产者.选择青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水,于液体培养青顶拟多孔菌中的锥形瓶中添加不同体积的废水,考察其对不同稀释比玉米秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,并通过研究废水投加时间的调控,获得具有高木质素降解率且相对最短降解时间的工艺条件.结果表明:青顶拟多孔菌可从废水中去除50%以上的COD_Cr和23.8%的木质素.对不同稀释比例（1%~20%）玉米秸秆纤维素乙醇废水中木质素具有较好的去除效果,其中稀释6%废水的体系中降解木质素效果最好,在第10天木质素降解率达到73.5%.不同废水投加时间对青顶拟多孔菌处理稀释20%废水体系中木质素的降解效果影响较大,第5天投加废水可获得理想的木质素降解效果,在试验进行的第19天降解率达到68.4%;在投加废水时间不同的情况下,经青顶拟多孔菌处理后的各体系中BOD₅/COD_Cr均有所提升,并且都提升至0.58以上,其中第9天投加废水体系经处理后BOD₅/COD_Cr最大,达到0.64.研究结果可为青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的实际应用提供参考.      

电-Fenton法降解低含盐量反渗透浓缩液中腐植酸

为研究采用碳毡-Pt电-Fenton体系处理模拟低含盐量反渗透浓缩液中的腐植酸的影响因素和降解机制,通过单因素试验,以COD_Cr去除率为评价指标,以Fe2+添加量、通氧量、电流密度、pH为考察因素,探讨了不同条件对电-Fenton体系ρ（H₂O₂）和COD_Cr去除率的影响.结果表明:采用电-Fenton法降解模拟反渗透浓缩液,较低的含盐量有助于COD_Cr的去除,与高含盐量（1 000~2 000 mg/L）相比,在低含盐量（500~1 000 mg/L）条件下COD_Cr去除率提高10%~20%;并且最佳条件下实际电流效率（GCE）达到15.6%,电化学能耗为32 kW·h/kg.最佳反应条件:通氧量为0.3 m3/L,Fe2+添加量为0.1 mmol/L,电流密度为3.5 mA/cm2,pH=3,在该条件下反应180 min时,电-Fenton体系产生的ρ（H₂O₂）为105 mg/L,可使ρ（COD_Cr）由150 mg/L降至16 mg/L,COD_Cr去除率达到90%.研究显示,较宽的pH范围（3~7）内碳毡-Pt电-Fenton体系对腐植酸的降解表现稳定,COD_Cr去除率均达到60%以上.      

Fenton氧化深度处理石化废水厂二级出水研究

采用连续流Fenton氧化对石化废水处理厂二级出水进行了处理试验,研究了药剂投量对COD及磷处理效果的影响,同时对处理过程中有机物的变化特性进行了分析.结果表明,原水COD平均为64.8 mg·L-1,PO3-4-P平均为0.79 mg·L-1,当H2O2(30%)投加量为0.4 m L·L-1,Fe SO4·7H2O的投加量为0.8 g·L-1,PAM投加量为0.9 mg·L-1,停留时间为30 min时,COD的平均去除率为24.3%,出水COD低于50 mg·L-1,PO3-4-P平均去除率为95.5%,原水中相对分子质量小于1×103的有机物占80.4%,Fenton氧化处理后该部分比例增加至95.6%.三维荧光分析结果表明,Fenton氧化对水中蛋白类、酚类去除效果显著.GC-MS结果表明,石化二级出水中检出主要有机物约117种,氧化后检出27种,含不饱和键类有机物去除明显.Fenton氧化可用于石化二级出水的深度处理.     

超声辐照-活性污泥联合处理焦化废水

选取昆明焦化制气厂的实际焦化废水为处理对象,用水质模型对超声辐照-活性污泥法处理焦化废水中有机物的降解进行了研究.实验结果表明,焦化废水初始浓度、曝气方式和声能密度对焦化废水中COD_Cr的降解效果影响显著.对初始浓度为807mg/L的实际焦化废水,选择空气作为曝气气体,向废水中曝气而不超声时,废水中COD_Cr降解率仅为4.5%;在声能强度为119.4kW/m²条件下,超声时其降解率可达65%;采用超声辐照-活性污泥法联合处理焦化废水COD_Cr,与单独采用活性污泥法相比,废水的COD_Cr降解率可由单独采用活性污泥法的45%提高至81%;经超声波预处理后的废水,加活性污泥后,其耗氧速率有明显的降低,说明经超声波预处理后的焦化废水对生物无毒性.