高级氧化法降解含环己醇废水的研究

发布时间:2020-06-01 10:30:59 来源:网络转载   作者:佚名

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    毕业论文

    高级氧化法降解含环己醇废水的研究


    学生姓名:              学号:         
    系    部:                             
    专    业:                             
    指导教师:                             


    二○   年六月


    诚信声明


    本人郑重声明:本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

    本人签名:
    2016年6月15日

    毕业论文任务书
    论文题目:       高级氧化法降解含环己醇废水的研究                                                           
    系部:化学与化工系     专业: 应用化学           学号:     
    学生:                指导教师(含职称):       (教授)                   
    1.课题意义及目标
    近年来随着经济的增长,工业快速发展,工业废水污染问题日趋严重。工业废水中的污染物,尤其是难降解的有机污染物在水中存在时间长,分布范围广,危害大。高级氧化法能将一般有机物完全氧化成无机态,在污水处理领域得到广泛的应用。学生应通过本次毕业设计,综合运用所学过的基础理论知识,查阅相关文献,深入了解污水处理的各种方法及其最新进展,并在此基础上拟订实验方案,探索催化剂的种类、催化剂的用量、过氧化氢的用量以及反应温度对高级氧化法降解含环己醇废水的影响。
    2.主要任务
    (1)查阅相关文献15篇以上。
    (2)拟定实验方案。
    (3)制备一系列重金属硅酸盐(钨酸盐、钼酸盐、磷钨酸盐、硅钨酸盐)催化剂,通过实验考察催化剂的种类、催化剂的用量、过氧化氢的用量以及反应温度对高级氧化法降解含环己醇废水的影响。
    (4)完成1.5万字以上的论文。
    3.主要参考资料
    [1]孟克其其格. Fenton 试剂氧化法在工业废水处理中的应用研究[J]. 环境与发展,2014,26(3):34-36.
    [2]李江,张翠红, 陈志敏. 微波诱导H2O2降解甲基橙溶液的研究[J]. 天津化工,2015,29(5).12-14.
    [3]潘 胜,黄光团,谭学军等. Fenton试剂对剩余污泥脱水性能的改善[J]. 净水技术,2012,31(3):26-31,35.


    4. 进度安排
     论文各阶段名称 起  止  日  期
    1 查阅文献资料,确定实验方案 2015年12月15日—2016年3月5日
    2 详细设计实验过程,优化实验步骤 2016年3月6日—2016年3月25日
    3 传统芬顿实验 2016年3月26日—2016年4月8日
    4 新型硅酸盐芬顿实验 2016年4月9日—2016年4月25日
    5 新型芬顿最优条件测试实验 2016年4月26日—2016年5月12日
    6 其他催化剂芬顿实验 2016年5月13日—2016年5月20日
    7 分析实验数据得出结果,手写实验报 2016年5月21日—2016年5月31日
    8 修改毕业论文,定稿,答辩 2016年6月1日—2016年6月5日


    审核人:                                          年     月      日




    高级氧化法降解含环己醇废水的研究
    摘  要
    本文采用高级氧化法氧化环己醇废水,以过氧化氢为氧化剂,以硅酸锰 硅酸铁 硅酸铜 硅酸镍 硅酸钴 Cr2(WO4)3•2H2O  Bi/sio2-Tio2 硅酸锌 硅酸铬 硅酸锰为催化剂来增加羟基自由基的生成确定最优催化剂,通过同种催化剂的确定来改变催化剂的用力量从而确定效果最好的用量,在确定催化剂的用量配比后接着确定过氧化氢量。从本实验表明硅酸铬催化效果较好,催化剂用66.2mg过氧化氢为0.1mL为最优条件。

    关键词:高级氧化法;环己醇;测COD;过氧化氢

    Containing cyclohexanol Wastewater Advanced Oxidation Degradation
    Abstract
    In this paper, Advanced Oxidation Cyclohexanol waste water, hydrogen peroxide as the oxidant, manganese silicate, iron silicate, silicic acid copper silicate nickel-cobalt silicate Cr2 (WO4) 3 • 2H2O Bi / sio2-Tio2 zinc silicate silicon chromium manganese silicate as a catalyst to increase the generation of hydroxyl radicals to determine the optimal catalyst, determined by the same kind of catalyst to change the catalyst with the power to determine the best dosage effect, in determining the amount of the catalyst after then determines the ratio is too the amount of hydrogen peroxide. From this experiment shows better catalytic chromium silicate catalyst with hydrogen peroxide as 0.1mL 66.2mg optimal conditions.
    Keywords: Advanced Oxidation Process;Cyclohexanol;COD;H202

    目  录
                                          
    1 绪 论 1
    1.1前言 1
    1.2高级氧化法 1
    1.2.2光催化氧化法 2
    1.3高级氧化技术在实际中的优势及存在问题 3
    1.4 芬顿试剂概述题 3
    1.5本论文研究的目的及意义 4
    1.6羟基自由基产生的机理 5
    2 实验部分 7
    2.1实验仪器 7
    2.2实验药品 7
    2.3实验步骤 8
    2.3.1废水的制备 8
    2.3.2制备催化剂 8
    2.3.3COD的测定 8
    2.3.3.3快速消解法 8
    2.4单因素实验 9
    2.4.1重金属硅酸盐催化剂的选择 9
    2.4.2重金属硅酸盐催化剂用量的选择 10
    2.4.3过氧化氢用量的选择 10
    3结果与讨论 11
    3.1国标分光光度法 11
    3.2国标回流法, 12
    3.3非均项催化剂的选择 13
    3.4重金属硅酸盐的用量选择 14
    3.5过氧化氢用量的选择 15
    4 结论 16
    4.1 总结 16
    4.2展望 17
    参考文献 18

    1 绪 论
    1.1前言
    近年来,对于处理城市和工业排放的成分复杂有机物种类繁多及含重金属氮磷等的废水处理技术快速发展,尤其是高级氧化法在处理工业废水和城市污水上效果显著,但技术现阶段大多都处于小规模处理或存在各种技术问题和经济问题,高级氧化法在处理废水上有很大的效果由此成为热门的研究方向,高级氧化法共同的特点为能够产生氧化能力为2.80 V的羟基自由基其,与废水中的污染物直接发生反应而生成的H2O、CO2与无害盐。在污水治理中目前主要有二个影响因素:一是治理技术跟不上需要,因为传统的治理方法和较新的生物膜法,都不能使所有污水得以较好处理。例如染料工业污水及化工废水,生物膜法效果就不显著,甚至不能治理;其二是,运行费用过高,企业负担过重,无法正常运行,成为制约水处理的瓶颈问题。因此,探索、研制、开发一条适用范围广、投资少、节能高效的污水治理路子已势在必行。通过改善高级氧化法的催化剂来提高氧化效率是一个很好的研究方向。不但可以降低成本同时可回收利用大大的降低成本可大量的治理废水。国际上发达国家研制开发的高级氧化处理技术正好克服了以上不足。该技术几乎治理所有废水。包括农药,杀虫剂、二恶英等(POP)难降解有毒有害废水。而且设备简单、占地面积小,耗费较少(可利用太阳能)非常适合我国国情。
    1.2高级氧化法
    高级氧化法主要是化学过程和物理原理;电、磁、声、光等的结合来产生相应的羟基自由基从而起到降解有机废水的作用,反应中的中间性产物将诱发形成链反应, 由于羟基自由基的存在而会直接和废污水的污染物进行快速反应,从而形成对于污染物的快速消解反应,可提升对物质的生化性,所以,高级氧化技的使用范围在实际中使用中非常的广,有显著的反应速率和氧化执行能力。高级氧化法分为;臭氧氧化法;光催化氧化法;超声氧化法;Fenton氧化法;湿式氧化法和超临界水氧化法等几类。
    1.2.1Fenton法
    Fenton法是以Fe2+为催化H2O2为氧化剂在pH为2~5的条件使H2O2分解从而产生·OH来降解有机废水, 所以Fenton试剂在有机废水处理中具有很好的效果,催化剂Fe2+还能够发生混凝沉淀作用去除废水有机物,所以Fenton试剂在水处理中具有混凝作用。传统的Fenton法消耗氧化剂过氧化氢的量较大,所以结合多种氧化方法与Fenton法进行氧化降解提高降解率,通常是将Fenton法作为生化处理的预处理或深度处理,以提高处理效果。

    1.2.2光催化氧化法
    光催化氧化法的实质与各种氧化法都是与生成羟基自由基为目的,以半导体作为高级氧化法的催化剂,催化剂与吸附在自身的水和二氧化碳发生反应生成大量氧化能及强的羟基自由基和超氧离子自由基(·O2-),进而把难降解机物氧化成CO2、H2O等无污染的分子。
    1.2.3超声氧化法
    超声波氧化法是用16kHz-1MHz的对应超声波形式来对废水进行辐射,从而使得废水之中能够形成局部性质的高温和高压超声空化的现象,如此以来便能够通过超声波技术来生产浓度较高的氧化物质·OH和H2O2,通过这部分氧化物质,能够迅速的对于污染物进行降解。超声波氧化法与其他氧化法有很多的相似特性如自由基氧化、超临界水、焚烧等,其降解条件温和、适用范围广,很有前景氧化法。
    1.2.4超临界水氧化法
    超临界水氧化法在反应温度相对比较低,一般要求是在水的临界点温度,压强要求也比较低。在反应要求的条件下,水的特性发生了较大的变化,介电常数减小,从而导致了有机物气体能够更加容易的溶解到水中,与此同时,还能够促进非极性有机物CO2、O2的溶解。通过将超临界作为反应的介质, 使用H2O2以及氧气的方式来对于有机物质进行氧化分解,在粘度上面来讲,水和气体相差不大,而对于扩散系数来说,此时它的值介于在气体和液体的值,这样对于气体和液体之间的传质是很有利的。并且自身比表面在这种状态有很好的增大效果,从而可以更加有效的的提高废水的降解效率。难降解的有机废水用超临界水氧化法可以有效的将其降解处理,提高生化性。
    1.3高级氧化技术在实际中的优势及存在问题
    高级氧化法的特点特:可以单独处理废水中难降解的废水有机物,结合其他处理工艺,例如将UV-Fenton 组合进行联用处理,效果显著且成本低。如何提高羟基自由基的生成效率是高级氧化技术的核心。羟基自由基有非常强的氧化能力,而氟的氧化电位是2.87V,由此可以看出羟基自由基的氧化能力与氟相当,但在处理污水的过程中氟会产生二次污染,而羟基自由基却不会,因此羟基自由基对环境是非常友好的,满足污染物零排放的要求高级氧化技术其实际应用还有不小的难题和局限,譬如处理能力小、反应条件苛刻、反应器繁杂多样、投资运行费用高、维护困难、选择较少等。由于上述难题,此技术的应用尚处于摸索中,逐步克服这些难题也是未知数。从考虑经济来讲,高级氧化技术的应用受到一些缺点的限制,如消耗氧化剂过多、高昂的运转费用。要想将废水里的有机物彻底去除,仅依靠一种技术成本消耗过大,难以实现产业化应用,所以目前,应用高级氧化技术的主要方向重点在于处理废水时,结合相对比较先进的氧化反应处理工艺流程;对于工艺的处理方面,先进的氧化工艺本身的技术限制比较多,对于废水的处理效果并不理想,难以同组合工艺相提并论,所以废水处理中引进两个乃至多个的高级氧化技术是以后研究方向的重点。其联用方式目前由两个方向组成,一方面是结合不同的单个高级氧化:在高浓度有机废水的处理中,采用H2O2、O3 以及光催化法的均相高级氧化法,具有多种优点,如无选择降解的降解有机物、反应时间短、反应过程容易控制,但普遍采用的话,存在的主要问题有运转费用过高、氧化剂消耗过大,如把这几类适合的氧化法充分结合后,羟基自由基生成效率得以提高,达到催化协同的效果,氧化降解污染物强化效果明显;另一方面是结合高级氧化过程与生物处理过程,它也是近来受关注较多的处理废水方面的焦点。由于处理效果良好稳定且成本较低、高级氧化过程与生物处理过程组合工艺其应用前景一片光明。
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