4种高级氧化法处理高浓度正丙醇废水

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摘要:研究了1%和10%(V/V)模拟正丙醇废水在UV/TiO2体系、UV/H2O2体系、Fe2+/H2O2体系和UV/TiO2/Fe2+/H2O2体系等4种工艺条件下的降解动力学过程,对比了降解动力学特点及工艺参数对动力学常数的影响,优化工艺参数。结果表明,UV/TiO2体系和Fe2+/H2O2体系的降解过程可分为零级反应阶段和一级反应阶段,转折点分别在反应开始后2 h和氧化剂浓度为6.7 g/L,UV/H2O2体系和UV/TiO2/Fe2+/H2O2体系分别符合零级反应和一级反应规律;相同工艺参数条件下,6 h反应后,组合工艺UV/TiO2/Fe2+/H2O2体系在处理效率达85%,比前3个体系分别高52.0%、8.3%和32.0%,与UV/TiO2体系和Fe2+/H2O2体系的处理效率之和持平,其协同效应提高了速率常数,在目标物浓度降低时依然可维持较高降解速率。而目标物浓度提高10倍后,UV能量利用率提高35.5倍,氧化剂用量是Fe2+/H2O2体系的1/7.1。

紫外光催化(UV))和Fenton试剂都是能产生.OH的高级氧化技术。它氧化性强,反应速度快,适合对水量小、难生化降解的有机物进行降解处理。近年来,利用纳米TiO2光催化剂、Fenton试剂或其工艺组合降解各类有机物的研究日益引起关注。

正丙醇是一种易溶于水,可直接作为溶剂或者合成乙酸丙酯,用于涂料、印刷油墨和日化用品等领域。此类行业的化工设备洗涤废水中含有大量的正丙醇,浓度达1%以上,且具有水量小、流量变化大、距离集中污水处理站较远的特点,难以直接使用生化法处理。因此,有必要发展一种处理效果好,操作简便的工艺对该类废水进行处理。

本研究使用4种高级氧化技术对1%的模拟正丙醇废水进行降解实验,研究其降解动力学特点,优化工艺组合和工艺参数。

1实验部分

1.1实验原水

超纯水配制的1%(V/V)正丙醇溶液和10%(V/V)正丙醇溶液。为适应光催化反应条件,将PH调为4。

1.2实验装置

本实验的降解处理装置如图1所示:

反应器由φ50mm*500mm的=304不锈钢管焊接而成,曝气泵流量为6.7L/min,紫外灯管为低压汞灯,功率23W,长435mm,紫外线灯管兼备253.7nm:和185nm两种波长。

1.3实验步骤和取样方法

采用4种体系,UV/TiO2体系、UV/H2O2体系、Fe2+/H2O2体系和UV/TiO2 /Fe2+/H2O2体系降解1%(V/V)正丙醇废水,通过对不同工艺参数下废水溶液的COD变化规律的分析,得到各动力学参数及其变化规律。再进行对比分析,得到各自反应的动力学特性和动力学参数受工艺参数的影响程度。

原水取500ml,反应持续6h,1h取一次样(使用移液管伸入反应器中部取出10ml,再补充加入双氧水,数据处理时需进行浓度修正),取出的样品稀释50~100倍,滴入1% KMnO4,直至淡红色,除去残余的双氧水。消解法测定COD。。

1.4实验药品及检测方法

30% H2O2(分析纯,浙江巨化集团提供);Fe SO4.7H2O(分析纯,北京国药集团提供);纳米TiO2粉末(99.8%,10~25nm,阿拉丁试剂公司)。

实验中的COD测定参照国标GB11914-1989中的方法进行。

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