含硫废水的受控氧化与絮凝强化研究

发布时间：2017-04-10 20:42

  本文关键词：含硫废水的受控氧化与絮凝强化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：含硫废水中的硫化物具有毒性和腐蚀性,会严重危害人体健康和区域环境。论文以实验室模拟含硫废水为处理对象,以废水硫化物去除率和单质硫产量为主要考察指标,采用实验结果与电极电势理论计算相结合的方式对空气、亚硫酸钠和过氧化氢三种氧化剂的脱硫性能及氧化历程进行研究,选出最佳氧化剂。在此基础上,以单质硫产量为主要检测指标,采用絮凝强化手段强化单质硫的转化,并对不同条件下的强化脱硫效果及单质硫的有效分离效果进行考察。另外,在研究了单质硫絮体的生长模型的基础上通过对反应体系pH、单质硫粒径变化规律以及单质硫絮体表面形态和分形维数进行研究,探讨了絮凝强化体系的强化机理,结果表明：采用空气催化氧化法处理含硫废水,在初始pH为11,曝气量为120L/h,反应时间为4h的最佳条件下,硫化物去除率达94.99%,产物S2O32-和SO32-转化率分别为80.63%和14.44%,单质硫产量为零；采用亚硫酸钠氧化含硫废水,在初始pH为5,氧化剂加量为5g/L,反应时间为15min的最佳条件下,硫化物去除率为71.79%,S2O32-、SO32-和单质硫转化率分别为40.61%、12.87%和18.46%；采用过氧化氢氧化含硫废水,在初始pH为6,氧化剂加量为9mL/L,反应时间为15min的最佳条件下,硫化物去除率为98.09%、SO42-、S2O32-和单质硫转化率分别为18.86%、1.93%和67.94%；实验结果与电极电势的理论计算表明三种氧化剂脱硫反应中均同时进行多个平行反应并伴随着相关的连续反应,其中过氧化氢脱硫率最高且最有利于目标产物单质硫的形成。向过氧化氢反应体系加入絮凝剂PCF-1和CPAM均能达到强化单质硫转化的效果,在最佳氧化反应条件下,CPAM加量为3.0mg/L时能将单质硫转化率提高11.78%；PCF-1加量为1.0mg/L时能将单质硫转化率和硫化物去除率分别提高13.94%和1.00%,并将S042-转化率降低8.05%,强化效果最佳。适宜的水力条件、分离方式和絮凝强化手段能保证单质硫颗粒被有效分离,在相同反应条件下,离心分离效果最佳,在分离因素为1558条件下离心10min后,强化体系和普通体系浊度去除率分别达99.46%和98.56%。经XRD分析可知,絮凝强化体系和普通氧化体系所形成的固相产物均主要为S8环状分子；通过对氧化过程中形成的单质硫絮体粒径分布进行拟合和荧光显微镜观察可知,单质硫粒径分布符合Gamma方程分布形态,单质硫絮体的生长模型符合Sutherland集团凝聚模型,即单质硫絮体的形成过程是絮团-絮团的动力学凝聚过程；经单质硫絮体的SEM和分形维数分析可知,PCF-1的絮凝强化机理主要是通过改变体系Zeta电位和长分子链对带负电荷单质硫的吸附缠绕作用,促使新生成的单质硫颗粒以更快的速度聚集长大成中等絮体,同时,通过降低单质硫絮体间的孔隙率提高絮体的密实程度,从而提高单质硫的稳定性,并减小絮体与氧化剂接触的表面积和絮体发生“大尺度破碎”的可能性,最终有效控制副反应的发生,达到强化含硫废水受控氧化的目的。
【关键词】：含硫废水 氧化历程 单质硫 絮凝强化机制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 概述9
• 1.2 含硫废水的来源与危害9-12
• 1.2.1 含硫废水的来源9
• 1.2.2 含硫废水中硫的形态分布9-10
• 1.2.3 含硫废水的危害10-12
• 1.3 国内外含硫废水处理技术研究进展12-16
• 1.3.1 汽提法12
• 1.3.2 真空抽提法12
• 1.3.3 酸化吸收法12-13
• 1.3.4 电化学脱硫法13-14
• 1.3.5 絮凝沉淀法14
• 1.3.6 氧化法14-16
• 1.3.7 生物化学法16
• 1.4 含硫废水受控氧化及单质硫回收研究16-18
• 1.5 论文研究的目的意义及主要内容18-20
• 1.5.1 目的意义18
• 1.5.2 研究内容18-20
• 第2章 不同氧化剂氧化脱硫及氧化历程研究20-41
• 2.1 材料与方法20-24
• 2.1.1 实验药品20-21
• 2.1.2 实验废水21
• 2.1.3 实验仪器21
• 2.1.4 实验装置和方法21-22
• 2.1.5 分析方法22-24
• 2.2 空气催化氧化脱硫研究24-28
• 2.2.1 空气催化氧化脱硫的反应性能24-26
• 2.2.2 空气催化氧化脱硫电极电势的理论计算26-28
• 2.2.3 空气催化氧化硫化物反应历程28
• 2.3 亚硫酸钠氧化脱硫研究28-33
• 2.3.1 亚硫酸钠氧化脱硫的反应性能29-30
• 2.3.2 亚硫酸钠氧化脱硫电极电势的理论计算30-32
• 2.3.3 亚硫酸钠氧化硫化物反应历程32-33
• 2.4 过氧化氢氧化脱硫研究33-38
• 2.4.1 过氧化氢氧化脱硫的反应性能33-35
• 2.4.2 过氧化氢氧化脱硫电极电势的理论计算35-36
• 2.4.3 过氧化氢氧化硫化物反应历程36-38
• 2.5 不同氧化剂脱硫性能对比38-39
• 2.6 本章小结39-41
• 第3章 絮凝强化脱硫研究41-54
• 3.1 材料与方法41-42
• 3.1.1 实验药品41
• 3.1.2 实验废水41
• 3.1.3 实验仪器41
• 3.1.4 实验装置和方法41-42
• 3.1.5 分析方法42
• 3.2 絮凝剂初筛42-44
• 3.2.1 絮凝剂种类对单质硫产量的影响42-43
• 3.2.2 絮凝剂种类对Zeta电位的影响43-44
• 3.3 絮凝剂投加量对强化脱硫效果的影响44-45
• 3.4 初始pH对强化脱硫效果的影响45-47
• 3.5 氧化剂加量对强化脱硫效果的影响47
• 3.6 水力条件对强化脱硫效果的影响47-49
• 3.7 絮凝强化对单质硫分离效果的影响49-53
• 3.7.1 静置时间对单质硫分离效果的影响49-50
• 3.7.2 搅拌强度对单质硫分离效果的影响50-51
• 3.7.3 分离方式对单质硫分离效果的影响51-53
• 3.8 本章小结53-54
• 第4章 絮凝强化机制研究54-67
• 4.1 材料与方法54-55
• 4.1.1 实验药品54
• 4.1.2 实验仪器54
• 4.1.3 分析方法54-55
• 4.2 絮凝剂对反应物消耗的影响55-56
• 4.3 固相产物成分分析56-57
• 4.4 单质硫絮体的生长模型57-60
• 4.4.1 单质硫絮体粒径分布的Gamma方程模拟58-59
• 4.4.2 荧光显微镜对单质硫絮体及其结构的观测59-60
• 4.5 絮凝强化机理研究60-66
• 4.5.1 强化体系对pH变化规律的影响60-61
• 4.5.2 强化体系对单质硫粒度的影响61-62
• 4.5.3 强化体系对单质硫表面形态的影响62-64
• 4.5.4 强化体系对单质硫絮体分形维数的影响64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 结论与建议67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 建议68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果76

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本文编号：297512