臭氧催化氧化深度处理制药园区尾水技术研究

发布时间：2017-09-17 09:05

  本文关键词：臭氧催化氧化深度处理制药园区尾水技术研究

  更多相关文章： 制药废水 臭氧氧化 γ-Al_2O_3 2 4-二甲基苯酚(DMP)

【摘要】：制药园区废水污染物组分复杂、有毒有害物含量高、处理难度大,经废水处理厂生化处理后的尾水仍含有较高浓度的污染物,给后续污水处理厂的稳定运行造成严重影响,有毒有害污染物进入水体后也会给水环境带来严重危害。本研究针对东北某制药工业园区制药废水生化处理尾水开展深度处理试验研究。通过水质分析明确制药园区尾水水质特征及处理面临的主要问题。针对这些问题,以制药园区尾水及其特征污染物为处理对象,开展了物化分离工艺(混凝-沉淀、吸附)与高级氧化工艺(臭氧氧化、臭氧催化氧化)深度处理的试验研究。从中优选出经济、可行、高效的非均相臭氧催化氧化技术,进一步开展臭氧催化氧化深度处理制药园区尾水及其特征污染物的试验研究。催化剂是多相催化臭氧氧化技术的关键因素,对锰、镍、铈、铝、铜金属氧化物,MCM-41、LTA分子筛,活性炭,锰砂石,天然沸石,陶瓷颗粒及人工合成的Mn/MCM-41、Ni/AC等催化剂进行比选。从对制药园区生化处理尾水矿化效率及对特征污染物2,4-二甲基苯酚降解效率两方面考察催化剂的催化效能,发现γ-Al2O3和Mn/MCM-41具有较好的催化性能。综合比较,最终选用高效、价廉、制备方便的γ-Al2O3为催化剂,重点考察γ-Al2O3催化臭氧氧化对制药园区尾水及其特征污染物的处理效能及机理。以制药废水中常见的2.4-二甲基苯酚(DMP)为特征污染物,首先考察了多相催化臭氧氧化技术对水中DMP的降解效能,分析了主要降解中间产物及污染物降解机理。结果表明,γ-Al2O3沸石能够显著提高臭氧氧化效率,提高污染物的矿化去除效果,降解反应符合一级动力学方程；批次试验表明,初始溶液pH是影响臭氧催化氧化去除DMP的主要因素之一,在溶液pH值为9.0左右时可以获得较高的去除效率,且反应速率常数与pH值正相关；初始反应物浓度、臭氧浓度均会对污染物氧化降解速率有影响；水中常见无机离子Cl-、HCO3对臭氧高级氧化过程具有一定的抑制作用；t-BuOH对γ-Al2O3/O3的氧化效率具有明显的抑制作用,说明该反应体系遵循自由基反应机理；DMP降解中间产物主要为芳香族衍生物、酯类和小分子酸等,最终被氧化降解为C02和H2O。在体系中加入催化剂一方面会通过额外产生羟基自由基的方式提高DMP的去除效率,另一方面会促进难臭氧氧化中间产物的完全矿化。以制药园区实际尾水为研究对象,开展了γ-Al2O3催化臭氧氧化处理试验研究,通过优化臭氧投加量、pH值对反应条件进行初步探索；分析了γ-Al2O3催化臭氧氧化反应前后废水中荧光光谱、污染物组分、毒性及可生化性变化。结果表明,随臭氧投加量的增加污染物去除效率增加。在臭氧投加量为2.0 g/L时可以去除15 mg/L的DOC,而继续增大臭氧投加量去除效果提升不大；偏碱性条件下,污染物降解效率和废水矿化效率较高,在初始pH值为12.0时,反应2.0 h对DOC的去除率可达52%；通过对水中荧光类物质变化的图谱分析,可以看出单纯03与γ-Al2O3/O3氧化技术均可以迅速去除水中荧光类物质。单独臭氧作用更为明显,说明臭氧对荧光类物质具有选择氧化性,而加入催化剂后,部分臭氧被迅速分解为非选择性的强氧化自由基,从而降低了荧光类物质的去除效率；通过可生化性、毒性、成分分析,表明γ-Al2O3/O3氧化可提高制药园区尾水可生化性、降低毒性,从而提高对污染物的削减能力。γ-Al2O3/O3催化氧化技术可有效降解制药园区尾水中有毒有害污染物,提高废水可生化性,显著降低废水毒性。同单独臭氧氧化技术相比,γ-Al2O3/O3催化氧化技术可提升臭氧利用效率,降低了废水处理成本,研究成果为制药园区尾水深度处理和工艺提标改造提供了技术支持,具有较好的应用前景。
【关键词】：制药废水 臭氧氧化 γ-Al_2O_3 2 4-二甲基苯酚(DMP)
【学位授予单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X787
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 缩略词表12-13
• 第一章 绪论13-35
• 1.1 研究背景与意义13-19
• 1.1.1 制药废水污染现状13-14
• 1.1.2 制药废水的危害14-16
• 1.1.3 制药废水水质特点16
• 1.1.4 制药废水处理技术及流程16-18
• 1.1.5 制药园区废水处理流程及生化尾水水质特点18-19
• 1.2 制药废水深度处理国内外研究现状19-32
• 1.2.1 混凝沉淀法19
• 1.2.2 吸附法19-20
• 1.2.3 膜分离法20
• 1.2.4 高级氧化法20-32
• 1.3 研究目的、内容与技术路线32-35
• 1.3.1 研究目的32
• 1.3.2 研究内容32-33
• 1.3.3 技术路线33-35
• 第二章 试验材料与方法35-43
• 2.1 试验仪器与材料35-37
• 2.1.1 试验装置35
• 2.1.2 试验仪器35-36
• 2.1.3 药剂36-37
• 2.2 分析测试方法37-40
• 2.2.1 常规测定项目及分析方法37-38
• 2.2.2 三维荧光光谱分析方法38-39
• 2.2.3 高效液相色谱39
• 2.2.4 气相色谱-质谱联用39-40
• 2.3 催化剂的制备与表征40-43
• 2.3.1 催化剂制备40-41
• 2.3.2 催化剂表征41-43
• 第三章 制药园区尾水处理技术比选43-65
• 3.1 制药园区生化尾水水质特征及污染物分析43-47
• 3.1.1 废水常规水质指标分析43-44
• 3.1.2 废水有机物GC-MS分析结果44-46
• 3.1.3 制药园区生化尾水特征污染物选取46-47
• 3.2 混凝试验47-49
• 3.3 吸附试验49-52
• 3.4 臭氧氧化试验52-56
• 3.4.1 臭氧氧化降解2.4-二甲基苯酚试验52-53
• 3.4.2 臭氧氧化处理实际制药园区尾水53-56
• 3.5 臭氧催化氧化试验56-64
• 3.5.1 过渡金属氧化物的催化性能比较57-59
• 3.5.2 Mn/MCM-41催化氧化试验59-61
• 3.5.3 Ni/AC催化氧化试验61-63
• 3.5.4 催化剂催化性能比较63-64
• 3.6 本章小结64-65
• 第四章 γ-Al_2O_3催化臭氧氧化降解水中DMP研究65-81
• 4.1 γ-Al_2O_3催化剂的催化效能及动力学分析65-70
• 4.1.1 催化剂表征65-66
• 4.1.2 催化效能66-67
• 4.1.3 动力学分析67-70
• 4.2 初始pH的影响70-71
• 4.3 初始污染物浓度的影响71-72
• 4.4 催化剂投加量的影响72-73
• 4.5 臭氧浓度的影响73
• 4.6 自由基抑制剂对反应的影响73-76
• 4.7 降解机理初步探索76-80
• 4.7.1 中间产物分析76-79
• 4.7.2 中间产物变化趋势79-80
• 4.8 本章小结80-81
• 第五章 γ-Al_2O_3催化臭氧氧化处理实际制药废水研究81-91
• 5.1 催化氧化反应条件初步研究81-83
• 5.2 pH对处理效果的影响83-84
• 5.3 荧光类物质变化规律84-86
• 5.4 可生化性、毒性变化86-87
• 5.5 污染物降解规律87-90
• 5.6 本章小结90-91
• 第六章 结论与建议91-95
• 6.1 结论91-92
• 6.2 创新点92-93
• 6.3 建议93-95
• 参考文献95-102
• 作者简介及科研成果102-103
• 致谢103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑元昌;使用催化氧化工艺从工厂废水中回收醋酸[J];化工生产与技术;2003年02期

2 韩东;陈孟林;黄智;何星存;;吸附-催化氧化再生技术处理废水的研究进展[J];化工技术与开发;2011年08期

3 罗贵昌;;多元催化氧化处理化纤废水的研究[J];河南化工;2011年15期

4 罗忠鉴 ,杨盛书 ,桂正良;化学演示实验的研究和改革Ⅲ氨的催化氧化[J];四川师院学报(自然科学版);1981年01期

5 张绍芳;对氨的催化氧化演示实验的改进[J];西南师范学院学报(自然科学版);1984年03期

6 徐永福;二氧化硫在大气含水体系中的催化氧化[J];应用化学;1987年05期

7 张福芝;杭道耐;;苯和丁烷催化氧化制顺酐的气相色谱分析[J];化学工业与工程;1988年02期

8 宫宝安;王孝昒;李长海;;含硫脱毛碱膨胀废水的催化氧化治理[J];环境污染与防治;1989年04期

9 陈先明,胡宝妹,程卫平,孟小玲;催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠和D-葡萄糖酸δ-内酯[J];化学世界;1990年05期

10 郭国瑞;袁们，

本文编号：868487