H2O2-O3氧化法处理染料中间体H酸和1-氨基蒽醌生产废液的研究

研究采用羟基自由基氧化法处理难生物降解染料中间体Ｈ酸和１－氢基蒽醌生产废液提高其生物降解性。研究表明,羟基自由基是一种非常强的氧化剂,能迅速分解有机物,改善废水的生物降解性能,经羟基自由基氧化处理后,能提高废水的絮凝处理效率,本文还对羟基自由基氧化反应机理作了探讨。     

O_3和O_3/H_2O_2法氧化处理制药废水的研究

采用O3和O3/H2O2氧化法对某制药厂的制药废水进行氧化处理,主要考察废水的pH值、O3流量、反应时间对COD去除率的影响。结果表明,O3氧化法的最佳条件为:废水的pH值为9.00,O3流量为5 g/h,反应时间为90 min。在此条件下,废水的COD和TOC的去除率分别达到64.16%和75.34%。O3/H2O2氧化法更能有效的提高废水COD和TOC的去除率,但需要合适的H2O2投加量。处理后两者去除率分别达87.45%和91.49%,且处理后的COD值(351 mg/L)符合该厂排入市政管网的要求(500 mg/L),同时废水的可生化性提高,B/C由0.12提高至0.32。对O3/H2O2处理制药废水的反应机制研究表明,COD的去除率随自由基抑制剂浓度的增加而降低,COD的去除主要是体系中.OH的贡献。另外,采用COD和TOC结合起来作为评价指标更能准确的反映出制药废水中有机物的去除规律。     

负载CuO/MnO海泡石中性条件催化H_2O_2处理铝材切削液废水

以改性海泡石为载体,采用浸渍-共沉淀法负载Cu0、MnO制备了中性条件下催化H_2O_2氧化催化剂(简称中性催化剂)。以铝材切削液废水为处理对象,研究了催化剂在中性条件下的催化性能,通过投加不同浓度的羟基自由基捕捉剂叔丁醇,对反应机理进行了探讨,同时研究了过氧化氢用量、催化剂用量等因素对废水COD去除率的影响。结果表明:在中性条件下,催化剂对铝材切削液废水具有较高的COD去除率,当过氧化氢用量为1.25 mol/L,催化剂用量为25 g/L,室温条件反应120 min时,COD去除率达到88%;经该方法处理后,废水ρ(BOD5)/ρ(COD)由处理前的0.09提升到处理后的0.36,可生化性得到了明显提高。     

UV/H_2O_2、UV/O_3和O_3体系中自由基产生效率的比较研究

以水杨酸(Salicylic Acid,SA)为模型探针分子,采用高效液相色谱法(HPLC)研究了UV/H2O2、UV/O3和O3等高级氧化工艺的羟基自由基(·OH)产生效率。实验结果表明,在SA初始浓度40mg/L,反应时间10min,氧化剂投加量2mmol/L的条件下,2,5-DHBA和2,3-DHBA为水杨酸与·OH反应的主要中间产物。三种高级氧化工艺中,UV/H2O2体系具有最高的羟基自由基(·OH)产生效率。     

无机阴离子对CuO-H_2O_2氧化苯酚废水的影响

以苯酚为模型底物,研究了中性低温常压条件下无机阴离子对CuO-H2O2氧化苯酚废水的影响及机制.结果表明,CuO-H2O2能高效彻底氧化苯酚,10 min氧化率达94.7%,氧化遵循羟基自由基机制.无机阴离子对氧化效果有不同影响,浓度越高影响越显著.HCO-3加速H2O2的无效分解,当浓度从0增加到20 mmol·L-1 时,H2O2分解速率常数由0.3738 min-1提高到0.5347 min-1,TOC去除速率常数由0.267 min-1下降到0.0194 min-1.HPO2-4通过抑制H2O2分解实现对苯酚的氧化抑制,H2O2分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.3738 min-1、0.267 min-1降低到0.0338 min-1、 0.0338 min-1.Cl-能够促进H2O2有效分解,对苯酚氧化有利,H2O2分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.3738 min-1、0.267 min-1提高到0.6040 min-1、0.3879 min-1.NO-3、SO2-4对H2O2的分解及苯酚的氧化影响不大.     

太阳光Fenton氧化对含酚废水生物降解影响研究

研究了太阳光Fenton氧化预处理对含酚废水生物降解性的影响及太阳光Fenton氧化-生化法联合工艺对煤气含酚废水的处理效果。结果表明,煤气含酚废水和模拟含酚废水的生物降解性均较差,太阳光Fenton氧化预处理可明显提高含酚废水的生物降解性,随着H2O2投加量的增加,废水的BOD5/COD比值逐渐增大,生物降解性明显增强。煤气含酚废水直接进行生化处理的COD和挥发酚去除率均较低。当太阳光Fenton氧化过程H2O2用量为22.5%理论投加量时,采用太阳光Fenton氧化-生化法联合工艺可使煤气含酚废水的COD由1357mg/L降低至104mg/L,挥发酚由198.2mg/L降低至0.47mg/L,COD和挥发酚均达到国家二级排放标准。     

金刚石膜电极电化学氧化提高废水可生化性的研究

采用掺硼金刚石膜电极(BDD)电化学氧化的方法提高2-氯苯酚废水的可生化性,与钛基钌铱氧化物电极(DSA)进行对比,研究了该方法的机理.结果表明,BDD电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值达到0.42,有效提高了废水的可生化性,而DSA电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值仅为0.24.机理研究表明,由于BDD电极具有高的析氧电位,可产生大量的羟基自由基(×OH),能够使2-氯苯酚的苯环充分开环,形成草酸、顺丁烯二酸等易生化处理的中间产物,从而使可生化性提高;而DSA电极的析氧电位较低,产生羟基自由基的能力较差,不能有效地提高废水的可生化性.     

Fe~(2+)-H_2O_2氧化法处理农药废水

Fe~(2+)-H_2O_2氧化法,已经在废水处理方面,尤其是在生化难以降解的废水处理工程中得到了广泛的应用。本文主要介绍Fe~(2+)-H_2O_2氧化法处理农药废水工艺技术的研究,效果显著,为此类废水的进一步处理创造条件,最终实现对该废水的综合治理,减少环境污染。     

自由基对工业化纤废水氧化处理的研究

通过芬顿试剂氧化、次氯酸钠氧化、过氧化氢和光催化氧化方法对化纤废水进行了处理,并通过COD检测、紫外可见光光度计等方法对氧化效果进行分析。结果显示自由基氧化对化纤废水的色度减小非常明显,能使其色度从800多倍减少到10倍以下,COD值从3 550 mg/L降解到100 mg/L以下,透光率的变化率达到98.59%。化学处理工艺的探讨发现在pH值4～6,搅拌速度为1 500 r/min,处理30 min就能使废水的COD去除率达到95.67%;pH为4时过氧化氢的氧化效果最佳。利用过氧化氢和次氯酸钠的氧化获得了自由基氧化处理此类废水的基本原理,即自由基氧化和链式反应的持续发生造成了有机物的降解,少量自由基的生成某种程度上刺激了高级氧化反应的深入,同时极少量自由基的交联可能会湮灭氧化反应,不同类自由基之间形成竞争,可能影响其氧化性能的发挥,因此需要通过控制反应物的种类、用量和有效分离反应中间产物,可以达到高级氧化反应处理此种废水的最佳效果。     

CeO_2/Fe_2O_3对高浓度苯酚废水微波诱导的氧化催化

对高浓度苯酚废水提出了用复合催化剂CeO2/Fe2O3进行微波诱导催化氧化的降解方法,并与单一催化剂Fe2O3的催化氧化效果进行了比较,对两者的表观反应动力学进行了分析,结果表明复合催化剂的催化效果比单一催化剂的催化效果高15%以上,其主要原因是CeO2/Fe2O3复合物具有很强的催化能力和较高的干电流变活性,有利于电子的迁移和羟基自由基·OH的形成,从而有利于苯酚的氧化降解。     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

紫外辐射H2O2与PMS氧化准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水

采用紫外（UV）活化双氧水（H₂O₂）和过一硫酸盐（PMS）产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机污染物.结果表明,紫外辐射双氧水（UV-H₂O₂）和紫外辐射过一硫酸盐（UV-PMS）体系对有机污染物的降解相比于单独体系效果显著.初始pH值和氧化剂投加量能够显著影响2种体系的降解效能,增加氧化剂投加量能够一定程度提高2种体系对渗滤液尾水中有机物的去除;2种体系均在酸性条件下效果较好,初始pH值的升高对2种体系过程有机物降解有抑制作用并且对UV-H₂O₂体系的抑制尤为显著.在最优条件下（初始pH值为3,氧化剂投量为0.084mol/L）,UV-H₂O₂与UV-PMS体系处理后出水COD去除率分别达到了72.09%和56.22%.另外,UV-H₂O₂体系中主要活性氧物种是羟基自由基,而UV-PMS体系中主要是由羟基自由基和硫酸根自由基的共同作用.紫外-可见光谱与三维荧光光谱表明两体系中均能降解渗滤液尾水中难降解芳香类有机物质,并且UV-PMS较UV-H₂O₂体系对腐殖质的反应速率更快,但是两种体系对渗滤液尾水中腐殖质的降解途径存在显著差异.研究结果可为光化学氧化处理垃圾渗滤液中难降解有机物提供参考.     

MnO2催化O3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO₂催化O₃氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O₃/MnO₂体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明：在反应时间为20min,O₃投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO₂能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O₃作用,其COD、UV₂₅₄、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O₃/MnO₂体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO₂未出现新增价态峰值的变化,Mn（Ⅳ）在催化过程中占主导地位,MnO₂在O₃/MnO₂体系中协同机理为MnO₂催化O₃产生羟基自由基以及MnO₂在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.     

电凝聚臭氧化耦合工艺的二级出水处理特性与机理研究

构建电凝聚臭氧化耦合工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理,研究了不同初始pH值、臭氧投加量和电流密度对二级出水处理效果的影响.结果表明,当初始pH值为5、臭氧投加量为1.5 mg·mg^-1、电流密度为15 mA·cm^-2时,该工艺处理效果达到最佳,二级出水中溶解性有机物的去除率可达到58.6%.与单独电絮凝和臭氧氧化工艺相比,耦合工艺对有机物有更好的去除效果.由于金属盐水解产物可以作为臭氧化的催化剂,为了甄别其活性点位,将磷酸盐引入体系中,结果表明磷酸盐占据了混凝剂水解产物表面的羟基,从而阻碍了臭氧与水解铝盐混凝剂之间的反应,使得有机物的去除率降低,傅立叶红外（FT-IR）分析的结果进一步证明表面羟基是产生的铝盐混凝剂催化臭氧化的活性点位.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机理,选择对氯苯甲酸（pCBA）探针法间接证明和电子顺磁共振（EPR）实验直接证明体系中羟基自由基（·OH）的存在,结果表明,电凝聚臭氧化耦合工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,说明电絮凝产生的铝盐混凝剂水解产物可以作为催化剂催化臭氧产生·OH,提升体系对有机物的去除效率.     

O3/H2O2与O3/Mn氧化工艺去除水中难降解有机污染物的对比研究

以硝基苯为代表性有机污染物,对比研究了O₃/H₂O₂与O₃/Mn氧化工艺去除水中难降解有机污染物的效能与机理结果发现,2种催化氧化工艺均可以提高不易被单独臭氧氧化的硝基苯的去除效果,并且催化剂H₂O₂和Mn(Ⅱ)存在着最佳投量从已知的O₃/H₂O₂工艺反应机理,并根据硝基苯的化学性质和水中剩余臭氧动态监测结果推断,O₃/Mn降解硝基苯可能同样遵循自由基反应机理.向反应系统中投加H₂O₂和Mn(Ⅱ)还提高了臭氧的传质效果和有效利用率.对2种催化氧化工艺的特点和在实际水处理中应用进行了分析和探讨.     

不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究

通过对A2/O污水处理工艺长期的分析监测,探明了城市污水处理厂原水中有机物不同生物降解性及碳源赋存形态比例.原水中大部分有机物以颗粒态存在,占进水有机物的61%.原水中快速、慢速、难生物降解有机物比例分别为15.8%、54.2%和30%,快速生物降解有机物主要以溶解态存在,慢速生物降解有机物则主要以颗粒态存在.通过快速、慢速生物降解有机物的沿程监测分析,明确了两种碳源在污水处理过程中的变化规律,厌氧池与缺氧池内均存在微生物水解发酵引起的慢速生物降解有机物的转化作用,其中厌氧反应池的转化效率最高.分析计算了污水处理过程中不同碳源的转化,明确了快慢速有机物在各单元的转化和利用情况,结果指出,2 h内慢速生物降解有机物在厌氧池与好氧池转化率分别为33%和20%.从脂肪酸的种类及含量来说,厌氧池与缺氧池的脂肪酸的种类及含量均高于原水.     

光照下铜离子对水中氢氧自由基生成量的影响

研究了水溶液中铜离子与抗坏血酸、柠檬酸盐及藻等配合体系在高压汞灯光照下产生氢氧自由基的情况,其中铜与抗坏血酸系统反应最强,高压汞灯光照增强了铜与抗坏血酸反应产生氢氧自由基的过程,高压汞灯光照时所产生的自由基量为不光照时的6～7倍。同时铜(或抗坏血酸)单一的水溶液在光照条件下也能产生氢氧自由基。铜离子与柠檬酸钠溶液混合在光照下能产生氢氧自由基;铜离子与藻液混合能加倍藻液中氢氧自由基的产生。     

UV/O3-Na2S2O8处理活性炭再生冷凝废水效能及机理

过热蒸汽法再生活性炭的过程中会产生大量含难降解有机物的冷凝废水,为去除冷凝废水中难降解COD,提高可生化性,采用紫外/臭氧活化过硫酸盐（UV/O₃-Na₂S₂O₈）氧化体系对活性炭再生冷凝废水进行处理,考察了O₃投加量、初始pH和Na₂S₂O₈投加量等因素对有机物处理效能的影响,并采用红外光谱、紫外-可见光谱和三维荧光等表征手段探究了冷凝废水处理过程中的变化机理。结果表明:当O₃投加量为30 mg/L,pH值为9.0,Na₂S₂O₈投加量为0.4 g/L时,在120 min内对冷凝废水的COD去除率达到82.1%,色度（CN）去除率达到86.3%。冷凝废水可生化性得到提高,BOD₅/COD值由0.17提升至0.46。由冷凝废水溶解性有机物（DOM）的表征可知,DOM中的腐殖质和发色基团被持续氧化,芳构化程度降低,色氨酸类有机物得到有效去除。结论表明,UV/O₃-Na₂S₂O₈氧化体系可有效去除冷凝废水中的难降解有机物。