臭氧氧化—生物降解水溶性木素衍生物的研究

发布时间：2017-08-02 14:23

  本文关键词：臭氧氧化—生物降解水溶性木素衍生物的研究

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【摘要】：造纸产业是关乎国民经济的基础原材料产业,废水污染问题是制约其发展的重要因素。造纸废水经二级生化处理可去除90%以上的BOD和COD,但废水中仍然含有难以生物降解的的水溶性木素及其衍生物,导致出水难以达到国家排放标准。本文以四种具代表性的木素衍生物模型物和实际的制浆废水二级生物处理出水为研究对象,研究了臭氧氧化过程对目标污染物的降解去除效果及生物降解效果影响的规律,并对目标污染物在臭氧氧化过程中的降解途径进行了初步探讨。首先,考察初始pH值、温度、臭氧浓度和目标物初始浓度对木素衍生物模型物及CODCr降解去除效果的影响。结果表明,在实验范围内,四种模型物水溶液CODCr去除效果随着初始pH值、温度和臭氧浓度的提高而增强;且丁香酚、愈创木酚、藜芦醇、DOP水溶液初始浓度分别在1.0 mmol/L、0.5 mmol/L、1.5 mmol/L和0.2 mmol/L时降解效果最优。经过60 min的臭氧氧化过程,丁香酚、愈创木酚、藜芦醇、DOP水溶液和制浆废水去除率分别为67.77%、69.58%、55.25%、57.01%和58%。在此基础上,对木素衍生物CODCr降解动力学进行探讨,研究发现丁香酚和愈创木酚水溶液CODCr降解符合两段拟一级动力学特征(0~10 min和10~60 min),藜芦醇水溶液CODCr降解在不同初始目标物浓度范围下符合两段拟一级动力学特征(84~252 mg/L和252~420mg/L),DOP水溶液CODCr降解符合一段拟一级动力学特征,并分别建立了四种木素衍生物模型物CODCr降解的动力学模型。而制浆废水在初始pH值=11,反应温度25℃,臭氧浓度为24.83 mg/L,废水初始浓度为386.61mg/L臭氧化条件下,氧化降解60 min后CODCr去除率可达55%。接着,研究了臭氧氧化前后四种木素衍生物模型物和制浆废水的生物降解性的变化规律以及臭氧-生物联合工艺处理效果的变化。研究发现相比未经臭氧氧化预处理的模型物废水,臭氧氧化过程对废水生化效果改善明显,生物降解性大大提高,经臭氧-生物联合工艺处理后丁香酚、愈创木酚、藜芦醇和DOP的CODCr去除率分别达65%、75.4%、51.22%和47%,分别比未经臭氧预处理的木素模型物废水生物处理效果提高。而制浆废水在臭氧氧化30 min和60 min后再联合摇床法生物处理过程CODCr总去除率达54.6%和63.7%,表明延长对废水臭氧化过程,再经生化处理能进一步提高对废水的处理效果。最后,利用气相色谱-质谱联用技术,分析臭氧氧化反应前后木素衍生物模拟废水有机污染物组分的变化。结果发现,经臭氧氧化过程后,几种木素衍生物可降解成酯类、醛类、醇类和小分子脂肪酸(甲酸、乙酸)等物质,这些物质比较容易被微生物降解,从而提高废水的可生化性,这就是臭氧氧化过程能够提高木素衍生物废水生物降解性的内在原因。
【关键词】：臭氧 生物处理 木素衍生物 生物降解性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X793
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 我国造纸废水污染现状12-13
• 1.2 生化出水水质特性及深度处理技术13-18
• 1.2.1 生化出水水质特征13-14
• 1.2.2 生化出水深度处理的必要性14-16
• 1.2.3 深度处理技术概述16-18
• 1.3 臭氧氧化技术概述18-23
• 1.3.1 臭氧的物理化学性质18-19
• 1.3.2 臭氧的氧化机理19-21
• 1.3.3 臭氧技术在制浆造纸废水中的应用21-22
• 1.3.4 臭氧—生物技术联用22-23
• 1.4 本论文研究目的及主要内容23-24
• 1.5 课题来源24-25
• 第二章 臭氧氧化丁香酚的实验研究及机理初探25-44
• 2.1 实验材料和方法25-28
• 2.1.1 实验材料和仪器25-26
• 2.1.2 实验装置和方法26-27
• 2.1.3 分析方法27-28
• 2.2 结果与讨论28-42
• 2.2.1 初始pH值对臭氧处理丁香酚水溶液的影响28-29
• 2.2.2 臭氧浓度对臭氧处理丁香酚水溶液的影响29-30
• 2.2.3 温度对臭氧处理丁香酚水溶液的影响30-31
• 2.2.4 丁香酚初始浓度对臭氧处理丁香酚水溶液的影响31-32
• 2.2.5 丁香酚降解动力学探讨32-39
• 2.2.6 臭氧氧化过程对丁香酚可生化性的影响39-41
• 2.2.7 GC-MS分析41-42
• 2.3 本章小结42-44
• 第三章 臭氧氧化愈创木酚的实验研究及机理初探44-62
• 3.1 实验材料和方法44-47
• 3.1.1 实验材料和仪器44-45
• 3.1.2 实验装置和方法45-46
• 3.1.3 分析方法46-47
• 3.2 结果与讨论47-61
• 3.2.1 初始pH值对臭氧处理愈创木酚水溶液的影响47-48
• 3.2.2 臭氧浓度对臭氧处理愈创木酚水溶液的影响48-49
• 3.2.3 温度对臭氧处理愈创木酚水溶液的影响49-50
• 3.2.4 愈创木酚初始浓度对臭氧处理愈创木酚水溶液的影响50-52
• 3.2.5 愈创木酚降解动力学探讨52-57
• 3.2.6 臭氧氧化过程对愈创木酚可生化性的影响57-59
• 3.2.7 GC-MS分析59-61
• 3.3 本章小结61-62
• 第四章 臭氧氧化藜芦醇的实验研究及机理初探62-79
• 4.1 实验材料和方法62-65
• 4.1.1 实验材料和仪器62-63
• 4.1.2 实验装置和方法63-64
• 4.1.3 分析方法64-65
• 4.2 结果与讨论65-77
• 4.2.1 藜芦醇初始浓度对臭氧处理效果的影响65-66
• 4.2.2 臭氧浓度对臭氧处理效果的影响66-67
• 4.2.3 温度对臭氧处理效果的影响67-68
• 4.2.4 初始pH值对臭氧处理效果的影响68-69
• 4.2.5 藜芦醇降解动力学探讨69-73
• 4.2.6 臭氧氧化过程对藜芦醇可生化性的影响73-76
• 4.2.7 GC-MS分析76-77
• 4.3 本章小结77-79
• 第五章 臭氧氧化邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的实验研究及机理初探79-95
• 5.1 实验材料和方法79-82
• 5.1.1 实验材料和仪器79-80
• 5.1.2 实验装置和方法80-81
• 5.1.3 分析方法81-82
• 5.2 结果与讨论82-94
• 5.2.1 初始pH值对臭氧处理DOP效果的影响82-83
• 5.2.2 臭氧浓度对臭氧处理DOP效果的影响83-84
• 5.2.3 温度对臭氧处理DOP效果的影响84-85
• 5.2.4 DOP初始浓度对臭氧处理DOP水溶液的影响85-86
• 5.2.5 DOP降解动力学探讨86-90
• 5.2.6 臭氧氧化过程对DOP可生化性的影响90-92
• 5.2.7 GC-MS分析92-94
• 5.3 本章小结94-95
• 第六章 臭氧氧化法处理制浆废水的实验研究及机理初探95-106
• 6.1 实验材料和方法95-98
• 6.1.1 实验材料和仪器95-96
• 6.1.2 实验装置和方法96-97
• 6.1.3 分析方法97-98
• 6.2 结果与讨论98-104
• 6.2.1 初始pH值对臭氧处理制浆废水的影响98-99
• 6.2.2 废水初始浓度对臭氧处理制浆废水的影响99
• 6.2.3 温度对臭氧处理制浆废水的影响99-100
• 6.2.4 臭氧浓度对臭氧处理制浆废水的影响100-101
• 6.2.5 臭氧氧化过程对制浆废水可生化性的影响101-103
• 6.2.6 GC-MS分析103-104
• 6.3 本章小结104-106
• 结论和展望106-109
• 一、结论106-108
• 二、本论文的创新之处108
• 三、对未来工作的建议108-109
• 参考文献109-114
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果114-115
• 致谢115-116
• 附件116

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