微波与螺旋切割强化降解苯酚废水的研究

发布时间：2020-08-10 13:17

【摘要】：有机废水是工业生产中产生的重要污染源之一,随着我国生态文明建设的不断推进,对工业有机废水的达标排放提出了更高的要求,在各种新型有机废水处理工艺中,微波辅助处理由于具有快速加热、降低反应活化能和激发羟基产生等优点,使其在有机废水氧化处理的领域中具有广泛的应用前景。本文以苯酚废水为研究对象,采用微波辅助Fenton氧化法和微波与螺旋切割强化臭氧氧化两种不同的工艺,对不同工艺参数下的苯酚降解效果进行了实验探究,主要的研究内容包括如下:1.采用单因素和响应面优化法研究了微波辅助Fenton试剂降解苯酚废水的处理效果,并对比研究了在常规Fenton与微波辅助不同反应条件下的苯酚处理效果。实验结果表明,微波能够加快苯酚的降解速率,并显著减少Fe~(2+)的使用量。经响应面优化实验得出反应的最佳工艺参数为:微波功率密度1 W/ml,0.02 mol/L的Fe~(2+)添加量5 ml,反应时间426 s,在此条件下测得的苯酚降解率可达93.91%。2.对比研究了在常规曝气、循环气液混合和静态螺旋切割强化三种不同方式下臭氧在水中传质的效果。采用新型的静态螺旋切割装置增强臭氧在水中的传质,在经过9 min后水中臭氧浓度可达12 mg/L,臭氧传质系数高达0.2083 min~(-1),是相同条件常规曝气方式下的3.21倍,证明利用静态螺旋切割装置增强臭氧在水中的传质具有显著的效果。3.搭建了适用于微波辅助臭氧氧化的气液两相化学反应装置,该装置主要包括有臭氧发生系统、气液混合系统和微波辅助系统三个部分,能够实现反应物的连续循环进料,提高反应效率。利用该反应装置,采用单因素和响应面优化法研究了臭氧在微波与静态螺旋切割耦合强化作用下降解苯酚废水的处理效果,并对比了不同处理方式下的苯酚降解率。实验结果表明,静态螺旋切割器腔芯结构的存在,能够显著提升苯酚的降解率,在一定条件下反应12 min苯酚降解率可达97.09%。经响应面优化实验得出的最佳工艺参数为:气体流量2.2 L/min,液体流量6.4 L/min,微波功率密度62 W/L,在此条件下苯酚实际降解率可达98.47%。本课题提供了一种适用于气液两相反应的微波辅助反应装置,通过对两种微波辅助有机氧化工艺的实验探究,证明了微波-螺旋切割臭氧氧化技术具有反应效率高,清洁高效的优点,是一种环保节能的有机废水处理方法。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X783
【图文】：

接触反应器,结构示意图,静态混合

第一章绪论第三种是采用静态混合式，这是一种没有任何运体管道内的混合单元体来改变流体的流动状态，流，使不同的流体间达到充分的均匀混合。Gao等质进行了探究，装置结构如图 1-1 所示，呈圆柱分为下流静态混合区和上流区，管内有一系列以每个短杆的后而会形成涡流，且静态混合式接触的相对滑动和剪切力，传质效率提高。

等高线图,微波功率,交互影响,降解率

素对反应率的影响也逐渐减弱。图 2-9 微波功率密度和Fe2+添加量对苯酚降解率的交互影响图2-9是反应时间6 min时微波功率密度和Fe2+添加量对苯酚降解率的交互影响对应的响应面和等高线图。图中响应面颜色变化和陡峭程度可看出，随着微波功率密度和Fe2+

等高线图,交互影响,微波功率,添加量

2+添加量对苯酚降解率的交互影响图2-9是反应时间6 min时微波功率密度和Fe2+添加量对苯酚降解率的交互影响对应的响应面和等高线图。图中响应面颜色变化和陡峭程度可看出，随着微波功率密度和Fe2+添加量的增加，苯酚降解率都呈现出先上升后下降的趋势。从等高线呈现的椭圆形来看，

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