Fenton体系氧化降解苯甲酸废水的研究
本文关键词：Fenton体系氧化降解苯甲酸废水的研究 出处：《天津科技大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：苯甲酸是一种重要的有机化工原料,在医药、食品和化工等方面具有广泛的应用。但是在苯甲酸生产过程中产生的废水具有较强的毒性和酸性腐蚀性,若直接排放会对环境造成很大的污染。针对该废水的特点,提出了萃取-Fenton处理工艺,首先以生产原料甲苯为萃取剂对该废水进行三级萃取,有机相进入反应器回用,经萃取处理后的废水采用Fenton高级氧化技术对其进行深度处理使得出水达标。本文主要利用Fenton试剂法降解苯甲酸废水,考察其降解效果及工艺条件。首先进行了均相Fenton体系对苯甲酸废水的降解实验,实验过程中详细考察了对降解效果影响可能比较大的因素,如苯甲酸溶液的初始浓度、pH值、H202的投加量以及Fe2+用量等。实验结果表明,以上这些考察因素对实验的影响比较明显,当调节溶液的初始pH=3, H2O2最佳的经济投加量为Qth(即12.3 mmol/L), Fe2+最佳投加量为0.41 mmol/L(即H2O2:Fe2+=30:1),在室温条件下反应60 min以后,浓度为100mg/L的苯甲酸几乎可以完全被降解,同时达到了41.9%以上的TOC去除率；在苯甲酸初始浓度对反应的影响实验中发现,苯甲酸的初始浓度为200mg/L的时侯,达到了最大的TOC去除率45.4%；当废水中苯甲酸的浓度太高时,分批投加H202可以提高Fenton试剂效率,避免造成资源浪费。均相Fenton法虽然反应快、降解效果好,但是经济成本比较高,Fe2+若不经过处理也会造成污染,为了弥补这个缺陷,考虑制备非均相催化剂来利用非均相体系来降解苯甲酸废水。本文首先对购买的颗粒AC进行了粉碎、分级和预处理,以预处理样为载体,利用浸渍法将载体浸没于1 g/L的Fe2+溶液中制备了Fe/AC催化剂。通过设计正交试验分析了影响催化剂制备的因素,研究发现,粒径、煅烧温度和煅烧时间这三个因素对催化剂活性的影响依次增大。结合TG-DSC、BET、XRD、SEM等测试手段对负载型催化剂的表征,确定制备条件为粒径60-100目,在300℃下煅烧4 h。接下来利用自制的非均相催化剂对苯甲酸废水的降解进行了考察,得到了最佳的实验条件：调节溶液的初始pH为3,投加适量的催化剂使其浓度达到1 g/L,在磁力搅拌作用下吸附210 min,然后加入0.5倍计算所得的双氧水理论投加量(即0.5Qth=6.15 mmol/L),最后在室温条件下经过90 min的反应以后,达到了76.76%的TOC去除率。最后对苯甲酸的降解历程进行了分析,分析手段主要是TOC分析仪和高效液相色谱,经过实验结果对比分析发现,苯甲酸在降解过程中会生成小分子物质,这些物质主要显酸性,结合相关文献的研究结果得到苯甲酸的可能降解途径是：苯甲酸受到强氧化性的羟基自由基·OH的攻击以后,首先是苯环上对位和间位的氢原子被氧化成了羟基,这类物质接着被氧化生成己二烯二酸,最终被氧化成一些小分子量的二酸、H20以及C02。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X783
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