铁碳微电解响应面优化预处理染料废水

在单因素实验的基础上,以色度和COD去除率为评价指标,染料废水的初始pH值、铁碳比以及反应时间为考察因素,采用Box-Behnken方案构建与拟合响应曲面模型,通过该模型分析了这3个独立变量以及变量之间的交互作用对色度和COD去除率的影响,并确定了最佳工艺,即当控制曝气量9.42 L/min时,pH值为3.5,铁碳比为0.75,反应时间为35 min,COD和色度的去除率分别达到83.1％和87.8％,回归模型的预测值和测定值偏差率分别为0.7％和0.4％.     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

铁炭微电解-H2O2法降解二甲基甲酰胺废水

采用铁炭微电解-H2O2法降解二甲基甲酰胺(DMF)废水,探讨了反应时间、pH、铁炭质量比(简写为Fe/C)以及H2O2投加量对DMF去除率的影响.结果表明:(1)当反应时间为60 min、pH为3、Fe/C为3:1时,DMF去除率为73.4％.(2)向反应体系中投加H2O2,DMF去除率明显提高.当H2O2投放量为0.20 mL/L时,DMF去除率达到95.2％.     

响应面法优化海绵铁/碳微电解技术预处理腈纶废水

以腈纶废水的进水pH值、海绵铁投加量、铁碳质量比及反应时间为考察因素,COD去除率为评价指标,在单因素实验基础上,通过Box-Behnken方案构建与拟合响应曲面模型,分析了此4个独立因素及因素之间的交互作用对COD去除效果的影响,确定了最佳预处理工艺,即当进水pH为2,海绵铁投加量为35 g·L-1,铁碳质量比为0.5,反应时间为75 min时,COD去除率可达29.59%,回归模型的预测值为29.68%,该模型可靠。并考察了预处理对生化系统的影响,在进水COD均值923.09 mg·L-1条件下,最终出水浓度为232.89 mg·L-1,去除率为74.77%,较单独生化处理提高25.49%。     

铁屑吸附-微波辐照-内电解协同处理结晶紫染料废水

以结晶紫为模型化合物,提出了一种新的“铁屑吸附—微波辐照—内电解”协同处理染料废水的方法。试验结果表明,吸附在铁屑表面的染料通过微波催化裂解和内电解协同作用迅速降解,染料溶液的脱色率和COD去除率分别达到99％和95％以上。废铁屑经8次使用后仍有良好的处理效果。研究了各种相关因素对染料废水脱色的影响。     

Box-Behnken响应曲面法优化高聚复配絮凝剂制备条件

利用活性硅酸和聚合硫酸铁制备聚合硅酸硫酸铁,再采用二甲基二烯丙基氯化铵对其进行复配改性制备高聚复配絮凝剂。在单因素实验的基础上,以絮凝剂脱As性能为评价指标,采用Box-Behnken响应曲面法考察了Fe∶Si、改性剂量、改性温度对高聚复配絮凝剂制备的单独作用及交互影响作用,并建立了剩余c(As)的数学模型。结果显示,自变量对响应值的影响次序为:Fe∶Si改性温度改性剂量,改性剂量与改性温度及改性剂量与Fe∶Si交互影响显著;数学模型拟合度程度良好,模型显著,模型预测处理后最佳剩余c(As)=18.82μg/L,最佳工艺条件为Fe∶Si=2.1∶1,改性温度=79℃,改性剂量=0.56%(PFSS溶液质量),验证实验结果为剩余c(As)=19.21μg/L,预测值与测定值偏差率为2.07%。     

Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件

确定耐盐复合菌剂的脱氮条件是提高脱氮率的关键,为了获得最佳脱氮条件,以耐盐复合菌剂为研究对象,脱氮率为评价指标,初始氨氮浓度、m（C）：m（N）和投加量为考察因素,利用Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件,同时通过Design-Expert 8.0.6数据处理软件得出相应的回归模型以及最优值。实验表明：最佳脱氮条件为初始氨氮浓度为121.15 mg·L-1、m（C）：m（N）为15.10、投加量为5.27%,此条件下实际脱氮率为98.45%（预测值为99.31%）。响应曲面方差分析结果表明,回归模型适应性显著,在研究区域内拟合效果好,相关性好,实验误差较小,能够真实描述各影响因素与响应值（脱氮率）之间的真实关系。     

微电解-电极-SBBR组合工艺处理沼液

研究以集中型沼液为对象,考察了微电解-电极-SBBR组合工艺的处理效果。研究结果表明,在常温条件下,铁炭微电解反应按照推荐的反应参数的条件(曝气量为15.0 L/(min·L)、初始pH值为4、Fe/C为2:1、HRT为2.5 h、反应级数为3级),电极-SBBR采用瞬时进水、厌氧1.0 h、曝气4.0 h(通电)、缺氧/厌氧2.0 h(通电)、出水、闲置的运行工序。在反应器稳定运行的条件下,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、固体悬浮物(SS)的平均去除率分别为92.2%、93.5%、93.2%和98.4%。出水的COD、NH4+-N、TP和SS的浓度能够达到《畜禽养殖行业污染物排放标准》(GB 18596-2001)的要求。     

铁炭微电解预处理电路板废水

采用铁炭微电解法预处理电路板废水.结果表明,在进水pH为2.00、铁炭质量比为4:1、振荡时间为20 min的铁炭微电解静态实验最佳条件下,絮凝出水COD去除率为30%;在进水pH为2.00、铁炭质量比为4:1、水力停留时间为50 min的铁炭微电解柱动态实验最佳条件下,连续曝气.絮凝出水COD为11021 mg/L,COD去除率约为34%,BOD5/COD从0.12上升到0.32,可生化性提高,Cu2+质量浓度从9.11 mg/L下降至0.76 mg/L,降低了废水的生物毒性,为生化处理创造了条件.     

臭氧化降解结晶紫溶液的机理

采用臭氧化法对模拟废水中难生物降解的结晶紫染料进行降解实验研究,藉助紫外光谱、红外光谱、气相色谱、化学需氧量和总有机碳的检测结果对反应机理进行了初步探讨。实验结果表明,当溶液初始质量浓度0.88 mmol/L,臭氧投加量9.06×10-5mol/min,调节初始溶液pH为10.0,控制反应温度298 K,反应120 min后,结晶紫溶液COD去除率达到97.0%。分析表明,结晶紫染料降解的中间产物主要是对氨基苯酚、丁烯二酸、乙酸等有机小分子物质,最终产物为水和二氧化碳。     

响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水工艺

采用电渗析器处理过滤的褐藻酸钠废水,褐藻酸钠废水初始水质如下:Ca2+(56 mg/L)、Cl-(1 808 mg/L)、电导率(7.24 mS/cm)。处理目标值如下:Ca2+(60 mg/L)、Cl-(300 mg/L)、电导率(2.50 mS/cm)。运用Design-Expert分析软件,采用Box-Behnken的中心组合设计方法,研究了流量、电压及淡水浓水体积比及其交互作用对直流电耗的影响。建立了电渗析处理褐藻酸钠废水的二次多项数学模型,并以电渗析的直流电耗为响应值做响应面,确定电渗析处理褐藻酸钠废水的最佳工艺条件为:流量200 L/h、电压40 V、淡水浓水体积比1∶1。在此条件下电渗析的直流电耗最小为0.45 kWh/kg,电渗析器处理后的水质如下:Ca2+(56 mg/L)、Cl-(259 mg/L)、电导率(2.00 mS/cm),达到处理目标。     

响应面法优化石油降解菌性能的研究

从延长油田石油污染土壤中筛选出4株能以原油为唯一碳源生长的细菌单菌株,鉴定其优势菌株YC-2为枯草芽孢杆菌;利用响应面法进行实验设计,选定培养温度、pH值、氮磷比以及盐度为影响因素,对原油含量为0.5%的培养基进行YC-2菌株降解工艺优化,得到了原油降解率与4种因素之间的非线性回归方程,确定了降解原油的最优工艺条件:培养温度28℃;pH值6.5,氮磷比5.2:1,盐度0.45%。在最优条件下,预测降解率为53.9%,实验验证值为52.5%,结果显示,建立的模型具有较高的精度。     

响应面法优化凹凸棒土吸附水中亚甲基蓝

以凹凸棒土为吸附材料,对亚甲基蓝模拟水样进行吸附研究。采用响应面方法（RSM）对吸附工艺进行优化,考察温度、初始pH、吸附剂投加量、染料初始浓度对脱色率的影响,提出采用该工艺的数学模型及优化后的最佳工艺参数。结果表明,各影响因子对脱色率影响显著性顺序为吸附剂投加量 > 初始浓度 > 温度 > 初始pH。优化得到最佳的工艺参数：温度为55℃,pH为3.3,吸附剂投加量为0.15 g,染料初始浓度为100.02 mg·L-1,该条件下对亚甲基蓝模拟水样脱色率可达99.25%,与预测值98.68%接近。因此,建立的模型能真实地反映各主要因素的影响。     

响应面法优化酵母菌处理餐饮废水

从餐饮废水集水井壁上的生物膜中筛选出酵母菌菌株,选择废水降解能力相对较高的3株酵母菌对餐饮废水进行处理。以COD去除率为主要指标,在单因素实验的基础上,运用响应面法对pH、TN和TP进行优化,得到酵母菌处理餐饮废水的最优条件。结果表明,酵母菌处理餐饮废水最优的工艺条件为pH=5.55、TN=27.63 mg/L、TP=4.40 mg/L,COD去除率达到90.3%;当进水COD为2 235 mg/L、油为660. 2 mg/L时,COD与油实际去除率分别达到了89.9%和89.8%。