超声Fenton法处理毒死蜱中间体废水的工艺优化

针对毒死蜱中间体生产的化工废水有机物浓度高、生物抑制性强的特点,以实际生产废水为研究对象,基于响应曲面法,进行了超声/Fenton法降解有机物效能研究与运行参数的优化.结果表明:1通过单因素试验确定响应曲面设计的自变量中心点为H2O2投加量0.5 mol/L、Fe2+投加量0.93 g/L、反应时间90 min.2采用Box-Behnken试验设计,建立了以H2O2及Fe2+投加量、反应时间为自变量的回归模型,经方差分析,模型显著(P0.000 1);对有机物去除率影响最大的因素为Fe2+投加量,其与反应时间的交互作用显著.3最优工况为H2O2投加量0.7 mol/L、Fe2+投加量1.36 g/L、反应时间96 min,该条件下模型预测CODCr去除率为96.63%,试验值与模型预测值的相对误差为1.36%,出水水质指标远低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准,ρ(BOD5)/ρ(CODCr)从0.09升至0.22,CODCr单位去除负荷的H2O2及Fe2+用量相对较低,分别为0.14 mmol/mg和0.28 mg/mg.研究显示,采用超声/Fenton法处理高浓度难降解有机废水可有效提高CODCr去除率及其可生化性.     

生物质废物催化热解特性及多因素优化实验

生物质废物催化热解所得生物油中富含多环芳烃(PAHs)污染物,但其分布特征及相应影响因素尚缺乏深入探讨。以Co_3O_4为催化剂,采用管式炉反应器在不同温度下热解水曲柳木屑制备生物油,并分析其化学组分和16种PAHs污染物分布特征。结果表明,生物油中以酚类化合物为主,而PAHs污染物的种类与含量均随反应温度的升高而增加,PAHs总含量从389.60μg·g~(-1)(400℃)攀升至105 435.12μg·g~(-1)(700℃)。同时,将CO_2引入热解气氛,利用Box-Benhnken曲面响应法对催化热解过程的多个工艺因素进行优化。结果显示,在热解温度为511℃、停留时间为12.7 min、热解气氛的CO_2/N_2比例为88/12时,生物油产率达到最大值,约45%。研究结果对生物质废物的高效、低污染资源化利用具有参考价值。     

生物膜-磁分离集成装置处理污染河水工艺参数优化

采用生物膜-磁分离集成装置对污染河水进行了污染物去除实验。对集成装置的生物膜反应区、磁分离反应区分别进行单因素实验、响应曲面实验,研究了集成装置的关键参数对污染河水处理效果的影响,探寻其最佳工艺参数。结果表明:在生物膜反应区中,水力停留时间(HRT)、曝停比和温度分别在12 h、6∶6和28℃NH_4~+-N、TN和COD_(Mn)的去除率分别达到90%、60%和90%左右;在磁分离反应区中,聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)和磁种的投加量分别在133.02、2.96和171.66 mg·L~(-1)的最优条件下,对生物膜处理水中TP的去除率达到了96.55%,且PAC投加量对除磷效果影响最为显著;稳定运行集成装置,出水NH_4~+-N、TN、COD_(Mn)和TP的去除率分别达到91.78%、61.25%、93.85%和97.12%。本实验结果为污染河水的脱氮除磷提供了重要参考。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器处理低碳氮比工业废水脱氮效果优化分析

采用SDC-03型填料作为生物载体,对厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)工艺处理低碳氮比工业废水的挂膜启动及稳定运行过程进行优化分析。通过单因素试验和基于Box-Behnken设计的响应曲面法考察了碳源投加量(以乙醇为碳源)、水力停留时间(HRT)及填料填充率对系统TN去除率的影响及其交互作用。结果表明:(1)3个参数对TN去除率影响顺序为填料填充率碳源投加量HRT,其中填料填充率和HRT之间的交互作用最显著。(2)模型预测的最佳条件为碳源投加量90mg/L、HRT=3.0d、填料填充率55%,TN去除率预测值为90.78%。在该条件下TN去除率实际值达91.02%,与模型预测值基本一致,表明响应曲面模型与实际情况拟合良好。     

新型三维电化学氧化体系处理压裂返排液

采用不锈钢作阴极、镀钌铱的钛板作阳极、铁碳材料作粒子电极,构建新型三维电化学氧化体系,处理压裂返排液,并通过响应曲面法考察COD去除率和除油率的影响因素。实验结果表明:回归方程的相关系数及校正相关系数均大于0.9,回归方程的线性关系显著;返排液COD去除率和除油率影响因素的大小顺序均为电流电解时间粒子填充比,其中关键因素是电流,电解时间和粒子填充比之间的交互作用具有较大影响;在电解时间为31.8 min、电流为4.4 A、粒子填充比为61.2%的条件下,COD从606.4 mg/L降至68.5 mg/L,含油量从153.7 mg/L降至9.1 mg/L,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准。     

应曲面法优化H2O2催化氧化烟气脱硝工艺

研究了H₂O₂催化氧化烟气脱硝工艺中H₂O₂质量分数、催化剂浓度和溶液pH对脱硝率的影响,采用 Box-Behnken响应曲面法优化了H₂O₂脱硝的工艺条件,得到了相应的数学模型,并进行了方差分析。结果表明,溶液pH、催化剂浓度、H₂O₂质量分数以及催化剂浓度和H₂O₂质量分数的一级交互作用对脱硝率的影响很显著,模型的决定系数为0.995 3,说明模型拟合效果很好。经模型优化分析的最优工艺条件为H₂O₂质量分数0.2%,催化剂浓度0.94 mmol/L,溶液pH 11.0,在此条件下处理进口流量3.5 L/min、 NO体积分数 2×10^-4、O₂体积分数10%、N₂体积分数90%的烟气,液气比为8 L/m³,脱硝率达97%。     

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%。     

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.      

氨浸法从冶锌铁渣中回收锌制备活性氧化锌

采用氨配合法一次性浸出含锌铁渣中的锌,并用硫化铵对浸出液进行除杂,再将浸出液经蒸氨并加入NH_3HCO_3制备成活性氧化锌,以完成对锌的回收与利用。采用曲面响应法探讨温度、时间、液固比和氨浓度对锌浸出率的影响,并得到最佳条件如下:浸出温度为20℃、浸出时间为1. 7 h、液固比为4. 4 mL/g、氨浓度为8. 2%。结果表明:在最佳条件下,锌的浸出率可达99. 78%。除杂过程的Cu、Cd去除率均可达95%以上。经检测,活性氧化锌的性能符合化工行业标准HG/T 2572—2012《活性氧化锌》要求。     

壳聚糖联合聚合氯化铝强化混凝除藻的参数优化

为增强饮用原水中藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法考察了壳聚糖（CTS）投加量、聚合氯化铝（PAC）投加量、pH值及CTS和PAC的投加顺序对CTS联合PAC混凝除藻的影响.结果表明,混凝去除铜绿微囊藻（叶绿素a含量为45~55μg/L）的最佳条件为：CTS 0.40mg/L、PAC 1.19mg/L、原水pH值7.5、CTS和PAC混合均匀后投加,该条件下模型预测叶绿素a去除率为96.1%（实测值为95.7%）;混凝去除水华鱼腥藻（叶绿素a含量为80~90μg/L）的最佳条件为：CTS 0.25mg/L、PAC 2.00mg/L、原水pH值7.9、先投加CTS后投加PAC,该条件下模型预测叶绿素a去除率为97.9%（实测值为97.0%）.当原水pH值9.0时（模拟高藻原水的碱性环境）,混凝去除铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的最佳投药顺序均为CTS和PAC混合均匀后投加,实测叶绿素a去除率分别为94.9%和95.3%;混凝铜绿微囊藻的药剂方案为CTS 0.40mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0215元/m³,混凝水华鱼腥藻的药剂方案为CTS 0.24mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0149元/m³.