超声-Fenton联合降解印染污泥中多环芳烃的研究

发布时间：2017-09-04 20:01

  本文关键词：超声-Fenton联合降解印染污泥中多环芳烃的研究

  更多相关文章： 多环芳烃 印染污泥 超声 Fenton 持久性有机污染物

【摘要】：印染污泥是印染废水处理过程产生的主要固体废弃物。根据2014年中国环境统计年鉴,全国印染污泥产生量(含水率以80%计)约为490.9万吨,填埋和焚烧是其主要外运处置方式。课题组前期研究发现多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是印染污泥中的主要特征污染物,污泥中PAHs的含量高达16.7mg/kg。由于PAHs属于有毒、致突变、致癌和致畸的难降解有机物,因此,对印染污泥中PAHs无害化处理已经成为当务之急。本研究,采用超声联合Fenton法(US-Fenton)处理印染污泥中的PAHs。研究内容如下：(1)评估US-Fenton法降解印染污泥中PAHs的动力学常数和协同作用；(2)探究不同的反应条件对US-Fenton法降解印染污泥PAHs的影响,如US的声能密度、反应时间、pH、H2O2投加量、H202与Fe2+的摩尔比例；(3)采用中心合成设计的响应曲面法优化US-Fenton法降解印染污泥中PAHs的反应参数,并探析各因素之间的相互影响。主要研究结果如下：与单独US和单独Fenton法相比较,US-Fenton法能够更有效地降解印染污泥中的PAHs和有机碳,主要表现在：处理40min后,单独US、单独Fenton和US-Fenton法三种方法对印染污泥中PAHs去除率分别为22.7%、55.4%、65.9%,并且TOC矿化率分别为5.6%、11.4%、19.5%。US-Fenton联合法对印染污泥PAHs的降解具有显著的协同作用,US-Fenton联合法降解印染污泥中∑PAHs和TOC的协同因子分别为25.8和35.0。此外,在US-Fenton法处理30～40min过程中,相比于PAHs去除率稳定不变,TOC矿化率仍在提高,表明印染污泥中有机质的存在影响PAHs的降解效果,有机质与PAHs具有竞争关系。单因素实验表明US-Fenton联合降解印染污泥中PAHs的最佳实验条件为：声能密度为360 W/L,pH为3.0,H2O2投加量为140 mmol/L,H2O2:Fe2+的摩尔比例为1：1。低声能密度有利于US-Fenton联合法对PAHs的降解,当声能密度超过1080 W/L,产生的大气泡会抑制体系中·OH自由基的产生,从而降低了US-Fenton联合法对PAHs的降解效果。然而,在较少·OH自由基的存在下,高声能密度产生的高能量有利于高环PAHs的降解并进一步分解为低环PAHs,使得高环PAHs的去除率高于低环PAHs。经CCD响应曲面法优化后的降解条件为：H2O2投加量为152mmol/L,声能密度为408 W/L,初始pH值3.7,H2O2:Fe2+的摩尔比为1.3：1,反应时间为43 min。通过实验可得优化后∑PAHs的去除率为83.9%,实验值与预测值(85.0%)接近。
【关键词】：多环芳烃 印染污泥 超声 Fenton 持久性有机污染物
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 印染污泥现状12-14
• 1.1.1 印染污泥的产生及危害12
• 1.1.2 印染污泥的处理处置12-14
• 1.2 污泥中PAHs污染现状14-18
• 1.2.1 PAHs14-15
• 1.2.2 国内外污泥中PAHs的含量15-18
• 1.3 污泥中PAHs的处理方法18-21
• 1.3.1 生物法18-19
• 1.3.2 物理化学法19-20
• 1.3.3 US与Fenton氧化法技术联合20-21
• 1.4 研究目的和意义21
• 1.5 研究内容21-23
• 第二章 实验材料与方法23-30
• 2.1 实验试剂23-24
• 2.2 实验仪器24-25
• 2.3 样品采集及预处理25-26
• 2.4 实验方法26-29
• 2.4.1 实验过程26-27
• 2.4.2 分析方法27-29
• 2.5 质量保证和质量控制29-30
• 第三章 US-Fenton联合对印染污泥中PAHs降解的影响30-36
• 3.1 不同方法对印染污泥PAHs的降解研究30-31
• 3.2 不同方法对印染污泥TOC的去除研究31-33
• 3.3 US-Fenton降解印染污泥PAHs的动力学及协同效应研究33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 US-Fenton联合降解印染污泥PAHs的条件优化研究36-51
• 4.1 单因素实验分析36-42
• 4.1.1 声能密度对PAHs降解的影响36-39
• 4.1.2 初始pH对PAHs降解的影响39-40
• 4.1.3 H_2O_2投加量对PAHs降解的影响40-41
• 4.1.4 H_2O_2与Fe~(2+)的摩尔比例对PAHs降解的影响41-42
• 4.2 响应曲面法优化分析42-50
• 4.2.1 PAHs去除率的结果分析42-49
• 4.2.2 最佳反应条件确定49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 结论与展望51-53
• 参考文献53-60
• 攻读硕士期间发表的论文60-62
• 致谢62

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本文编号：793534