化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验（共10篇）

篇1：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

电催化氧化技术处理硝基苯废水的试验研究

摘要：用实验室自制的活性炭粒子填充电极电催化氧化反应器对模拟硝基苯废水进行了降解处理.初步探讨电催化氧化反应的机理,考察了电流强度、反应时间、进水浓度等对硝基苯去除率的影响.用一元线性回归方程对不同初始浓度和电流强度降解后硝基苯的相对残余浓度对反应时间的相关性进行了分析,结果发现相关系数大于临界相关系数,硝基苯的降解符合表观一级反应动力学模型,求出了各反应条件下的一级速率常数.通过用spss软件分析,表明不同的`初始浓度和电流强度下ln(C0/C)对时间的相关性显著.实验结果表明,在本实验条件下,硝基苯的去除率达到95%以上,能有效的催化降解硝基苯.作 者：吴伟    吴春笃    WU Wei    WU Chun-du  作者单位：江苏大学生物与环境工程学院,镇江,21 期 刊：环境科学与技术  ISTICPKU  Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 29(11) 分类号：X703 关键词：硝基苯    废水处理    电催化氧化    动力学   

 

篇2：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

摘要：针对传统高氨氮废水处理工艺存在二次污染、出水氨氮值偏高等问题,采用电化学氧化法对高氨氮配水进行试验研究,分别考察了电流强度、氯离子浓度和面体比对氨氮去除效果的影响,结果表明:在电流强度为9 A、投加氯化钠摩尔比(NH3-N/Cl-)为1∶4、极板间距为1 cm、面体比为40 m2/m3时,电解90 min后,氨氮浓度可以从2 000 mg/L降至247.51 mg/L;该方法运用于高氨氮废水的`脱氮处理具有较好的应用前景.作 者：鲁剑    张勇    吴盟盟    张鑫    王皓    LU Jian    ZHANG Yong    WU Meng-meng    ZHANG Xin    WANG Hao  作者单位：鲁剑,张勇,LU Jian,ZHANG Yong(北京市怀柔区环保局,北京,101400)

吴盟盟,张鑫,王皓,WU Meng-meng,ZHANG Xin,WANG Hao(北京神州瑞霖环保科技有限公司,北京,100083)

期 刊：安全与环境工程   Journal：SAFETY AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING 年，卷(期)：2010, 17(2) 分类号：X703.1 关键词：电化学氧化    高氨氮废水    脱氮处理   

篇3：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

撞击流(IS)由前苏联学者Elperin于1961年首先提出[8]。20世纪90年代IS被应用于制取超细粉体,取得了很好的效果。旋转填料床(RPB)是20世纪60年代提出的一种强化气-液体系传递过程的装置。该超重力装置已得到了广泛的研究和应用。刁金祥[9]对超重力—臭氧法处理三硝基甲苯生产废水进行了研究。乔瑞平等[10]用酸析—Fenton试剂氧化—絮凝法处理制浆废水,效果良好。

本工作采用酸析—IS-RPB强化Fenton试剂氧化法对DNT生产废水进行预处理,对最佳实验条件进行了探讨。

1 实验部分

1.1 试剂和材料

实验用试剂均为分析纯。

DNT生产废水由某化工厂提供,红褐色,主要含有二硝基甲苯磺酸钠和其他有机物。废水p H为7.4,COD为3 600 mg/L,ρ(硝基化合物)为550mg/L。

1.2 实验方法

1.2.1 酸析

在搅拌条件下,向2 L DNT生产废水中加入硝酸调节废水p H。停止搅拌,反应一段时间后过滤。过滤后废水被送至IS-RPB强化Fenton试剂氧化工段。

1.2.2 IS-RPB强化Fenton试剂氧化

IS-RPB强化Fenton试剂氧化工段装置示意见图1。实验采用间歇操作。向废水储槽1和6中分别加入Fe SO4和H2O2。废水由液泵经转子中心的液体分布器喷出撞击后均匀喷洒在填料层内沿。通过IS-RPB的极大强化相间传递能力,可提高Fenton试剂产生的·OH在液相间的传质速率,从而快速高效分解废水中的有机物。

1废水储槽;2 IS-RPB;3加热介质储槽

1.3 分析方法

按照GB/T 11914—1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》[11]测定COD;按照GB/T 4918—1985《工业废水总硝基化合物的测定分光光度法》[12]测定ρ(硝基化合物);按照HJ/T 86—2002《水质生化需氧量(BOD)的测定微生物传感器快速测定法》[13]测定BOD5。

2 结果与讨论

2.1 酸析工段的废水处理效果

酸析工段废水p H对处理效果的影响见图2。由图2可见:随废水p H的减小,污染物逐渐析出,酸析工段的COD去除率和硝基化合物去除率逐渐增大;当废水p H降至1.0左右后,继续降低废水p H,处理效果变化不大,而且还会耗费更多的酸,增加处理成本。因此,实验确定酸析工段调节废水p H至1.0最为适宜,此时废水COD去除率为43.50%,硝基化合物去除率为35.26%。

●COD;■硝基化合物

2.2 IS-RPB转速对处理效果的影响

在Fe SO4加入量为0.06 mol/L、H2O2加入量为0.40 mol/L、反应时间为3 h、反应温度为30℃的条件下,IS-RPB转速对处理效果的影响见图3。由图3可见,IS-RPB转速由1 100 r/min增至1 500 r/min时,COD去除率和硝基化合物去除率逐渐增加。这是因为,两股液体高速相向流动撞击之后进入填料,随转速增大,填料对废水直接切割(或剪切)的作用增大,形成的液膜厚度和液滴尺寸不断减小,增大了液液接触面积和表面更新速率,从而提高了氧化剂·OH在液相间的传质速率,使COD去除率和硝基化合物去除率增大。当IS-RPB转速超过1 500 r/min后,液体平均停留时间过短,来不及反应即被甩到器壁,致使处理效果下降。因此实验确定IS-RPB适宜的转速为1 500 r/min。

●COD;■硝基化合物

2.3 Fe SO4加入量对处理效果的影响

在IS-RPB转速为1 500 r/min、H2O2加入量为0.40 mol/L、反应时间为3 h、反应温度为30℃的条件下,Fe SO4加入量对处理效果的影响见图3。由图3可见:随Fe SO4加入量的增加,COD去除率和硝基化合物去除率逐渐增加;当Fe SO4加入量为0.06mol/L时,去除率达最大;继续增加Fe SO4加入量,去除率呈下降趋势。这是因为,Fe2+浓度较低时,限制了·OH产生的数量和速率,从而抑制了降解过程;而过高浓度的Fe2+又会与·OH发生氧化还原反应,从而影响·OH的氧化处理效果。因此实验确定适宜的Fe SO4加入量为0.06 mol/L。

●COD;■硝基化合物

2.4 H2O2加入量对处理效果的影响

在IS-RPB转速为1 500 r/min、Fe SO4加入量为0.06 mol/L、反应时间为3 h、反应温度为30℃的条件下,H2O2加入量对处理效果的影响见图5。由图5可见:随H2O2加入量的增加,COD去除率和硝基化合物去除率先增大后减小;当H2O2加入量为0.45 mol/L时,COD和硝基苯化合物去除率均最大。这是由于H2O2过量时,会将Fe2+氧化为Fe3+,降低·OH的产率,不利于反应进行。因此确定最佳H2O2加入量为0.45 mol/L。

●COD;■硝基化合物

2.5 反应温度对处理效果的影响

在IS-RPB转速为1 500 r/min、Fe SO4加入量为0.06 mol/L、H2O2加入量为0.45 mol/L、反应时间为3 h的条件下,反应温度对处理效果的影响见图6。由图6可见:随反应温度的升高,COD去除率和硝基化合物去除率逐渐增加;当反应温度达40℃后,继续升高温度,COD去除率和硝基化合物去除率呈下降趋势。这是因为温度升高,部分H2O2会自行分解,分解的部分H2O2不能产生氧化作用,导致氧化效果降低。所以实验确定最佳反应温度为40℃。

●COD;■硝基化合物

2.6 反应时间对处理效果的影响

在IS-RPB转速为1 500 r/min、Fe SO4加入量为0.06 mol/L、H2O2加入量为0.45 mol/L、反应温度为40℃的条件下,反应时间对处理效果的影响见图7。由图7可见:随反应时间的延长,COD去除率和硝基化合物去除率逐渐增加;当反应时间为4 h时,COD去除率达98.95%,硝基化合物去除率达98.32%;继续延长反应时间,对处理效果的影响不大。经酸析—IS-RPB强化Fenton试剂氧化法预处理后的DNT生产废水BOD5/COD为0.65,生化性有较大提高,在此基础上再进行的后续处理采用一般生化法即可。

●COD;■硝基化合物

3 结论

a)采用酸析—IS-RPB强化Fenton试剂氧化法预处理DNT生产废水。实验结果表明:酸析工段适宜的废水p H为1.0;经酸析工艺处理后COD和硝基化合物去除率分别为43.50%和35.26%。

篇4：浅谈硝基苯、苯胺生产废水的处理

摘要：硝基苯、苯胺生产过程中产生的废水，很难被降解，对环境的污染非常严重，而且很难处理。因为其污染物成分的特殊性，不能够直接进入污水处理厂处理。此类废水需要进行单独处理合格后回用到生产循环水或排放至污水处理厂。

关键词：有机废水 生化处理

1 硝基苯、苯胺废水处理任务

将硝基苯、苯胺废水在酸性条件下与铁销、石墨、焦炭、双氧水发生原电池反应，使硝基苯、苯胺转化为小分子化合物，并经生化处理成能达标排放的废水。

2 硝基苯、苯胺废水处理原理

利用反应器中的铁及二价铁离子在酸性条件下将硝基苯还原成苯胺类物质，使双氧水进行催化氧化，将硝基苯、苯胺的C、H、O和N等最终降解为CO2、H2O、N2等物质。

3 工艺流程简述

生产区排放的硝基苯污水进入调节池，调节水质、水量，由污水泵打入1#混合器，调节至适当的PH值后，进入预处理器进行还原；污水在预处理器内反应一段时间后，出水与苯胺污水混合，进入2#混合器，调节至适当的PH值后，再进入一级催化氧化反应器及二级催化氧化反应器进行处理，污水中的有机物在催化剂的催化作用下，与氧化剂反应，降解成无机物或生化性很好的小分子有机物；废水在3#混合器中和絮凝，沉淀去除污水中的悬浮物后，进入生化系统进行生物处理，出水经沉淀后排放。从斜板沉淀器和沉淀池排出的污泥自流进入污泥浓缩池，经浓缩处理后，由板框专用泵打入污泥压滤处理系统。污泥浓缩池上清液及板框压滤机排出的滤液送回苯胺调节池。

■

4 工艺指标

硝基苯废水进量 0-5 m3/h

苯胺废水进量 0-2.5 m3/h

风机压力 0.04-0.06 Mpa

预处理器进水PH 3-4

一级氧化进水PH 3-4

二级氧化器东PH 3-4

斜板沉淀进水PH 6-9

污水排放标准《污水综合排放标准》一级标准：

COD ≤ 100 mg/L

硝基苯 ≤ 2.0 mg/L

苯胺 ≤ 1.0 mg/L

色度 ≤ 50°

PH 6-9

5 污水处理岗位化药注意事项及操作要点

化药与加药：①氢氧化钙Ca（OH）2按每1m3清水投加50kg，即5%的浓度化药，并搅拌均匀。②硫酸亚铁FeSO4按每1m3清水投加30kg，即3%的浓度化药，并搅拌均匀。③聚丙烯酰胺PAM 按每1m3清水投加1kg，即1‰的浓度化药，并搅拌均匀。④将化好的Ca（OH）2、FeSO4、PAM溶液分别放入各自的加药罐。⑤将68%的硫酸H2SO4放入硫酸加药罐；27.5%的双氧水H2O2打入双氧水加药罐。⑥每次要在一罐药液用完之前化好另一罐药液。

污水处理岗位化药注意事项：①交接班时，化药罐要有50%的液位，加药罐有50%以上的液位。②从化药罐放到加药罐时，不要太快太满，Ca（OH）2液位应在罐边10CM以下，防止搅拌溅出罐外。③各种药品的空袋要保管好，并向下个班进行交接。接班人员应清点空袋。化药罐及加药罐周围地面卫生要认真及时清扫干净，否则不准下班离岗。④拉药品的小推车要保管好、维护好，外借后，下班前及时要回来，防止丢失、影响岗位操作。⑤催化氧化处理系统每运行一个月，要进行大气量冲洗，防止内部填料板结。催化氧化处理系统每运行两个月，根据填料的消耗情况，向预处理器内部投加约两吨刨花状铁屑；一级氧化投加3吨刨花状铁屑，同时加入适量的焦炭和石墨。

操作要点：①定期检查各级氧化器的PH值。②定期检查各级氧化器的颜色。③定期排放污泥。

6 事故处理

①预处理器内水色发红、气味大。原因：铁屑已用完或铁屑板结。处理：投加铁屑、大气量冲洗。②预处理器内水色发黄。原因：酸性小。处理：加酸。③预处理器内起沫。原因：反应剧烈、原水浓度太高、加酸量过大。处理：调节原水进水H2SO4加药量。④一级氧化水色发黑。原因：查看H2O2加药量是否正常、可能缺铁或铁屑板结。处理：调整HO2加药量，加铁或大气量冲洗，紧急情况可直接投加FeSO4。

设备构造（如右图）：

7 总述

该套设备投入运行后，运行情况良好，出水水质能够满足要求，并全部回用，不但能够减少污水的排放，并且能够节约水资源。企业取得了良好的经济效益和社会效益，为环境保护和社会的可持续发展做出了贡献。

参考文献：

[1]宋卫峰，吴斌，马前，等.电解法降解有机污染物机理及动力学的研究[J].化工环保，2001，21（3）：131-136.

[2]陈卫国，朱锡海.电催化产生H2O2和OH及去除废水中有机污染物的应用[J].中国环境科学，1998，18（2）：148-150.

篇5：硝基苯生产废水的处理

硝基苯生产废水的处理

采用微电解-生物接触氧化工艺处理硝基苯废水,设施实际运行结果表明:该工艺可有效地去除硝基苯废水中的有机物,其中COD和色度的总去除率分别大于87%和76%,出水水质符合<污水综合排放标准>(GB8978-96)中二级排放标准要求.

作 者：俞元阳 柯洪 陈文霞  作者单位：江苏石油勘探局勘察设计研究院,扬州,225009 刊 名：给水排水  ISTIC PKU英文刊名：WATER & WASTEWATER ENGINEERING 年，卷(期)： 30(10) 分类号：X7 关键词：硝基苯废水   微电解   生物接触氧化  

篇6：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

电化学处理邻硝基氯苯废水的研究及HPLC的应用

研究了强制电化学对邻硝基氯苯废水的`降解作用,做了各个因素的正交试验,通过HPLC测定邻硝基氯苯含量.结果表明电解过程中电流是影响邻硝基氯苯降解效果的最主要的因素,其次是pH值;最佳电解条件下邻硝基氯苯的去除率达到100%.

作 者：作者单位：刊 名：辽宁化工英文刊名：LIAONING CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：200938(10)分类号：X703.1关键词：电化学 邻硝基氯苯 正交试验 HPLC

篇7：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

芬顿氧化法预处理餐饮废水的试验研究

摘要：进行了Fenton试剂预处理餐饮废水的`试验研究,确定了最佳反应条件:pH值为3左右,反应温度为30℃,H2O2投加量为0.024～0.028 mol/L,H2O2与Fe2+的浓度比为1.8左右.在此条件下处理COD浓度为3 615 mg/L、动植物油含量为746 mg/L的实际餐饮废水,对COD的去除率为81.1%,对动植物油的去除率为87.4%,处理效果良好.作 者：张凤娥 谢琦 涂保华 ZHANG Feng-e XIE Qi TU Bao-hua 作者单位：江苏工业学院,环境与安全工程系,江苏,常州,213016期 刊：中国给水排水 ISTICPKU Journal：CHINA WATER & WASTEWATER年，卷(期)：,22(21)分类号：X703.1关键词：Fenton试剂 餐饮废水 COD 去除率

篇8：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

1工艺流程

2臭氧利用率的比较

臭氧利用率决定了对有机物降解效率的高低, 也决定了废水处理费用。本节实验主要考察雾化体系和非雾化体系下不同降解硝基苯工艺臭氧利用率, 见图2。

从图2可以看出, 雾化体系下不同组合工艺的臭氧利用率要高于非雾化体系下相应组合的臭氧利用率。即雾化这一条件的加入提高了臭氧利用率。无论是雾化或非雾化条件下, 按照降解过程中臭氧利用率由小到大的排列顺序都是:O3法<O3/UV法<O3/GAC法<O3/GAC/UV法。显然, O3/GAC/UV法降解硝基苯的臭氧利用率最高, 单独采用臭氧方法降解硝基苯的臭氧利用率最低。体系中GAC和UV可提高臭氧利用率。因此, 实验选择雾化体系下工艺方法进行。

3降解硝基苯工艺方法优选及协同效应分析

为了研究雾化及降解工艺方法对硝基苯降解效率的影响, 实验设计了几种组合方法来考察对硝基苯降解的影响, 结果见图3。

从图3可以看出, 雾化- O3/UV法对硝基苯的去除率比单独雾化- UV法和单独雾化- O3对硝基苯的去除率的加和高12.6%, 雾化- O3/GAC/UV法硝基苯的去除率达到了93.1%。该方法已经具有了明显的协同效应, 硝基苯去除率显著提高。这是因为, 臭氧先和底部的活性炭共同降解硝基苯, 随着反应进行, 将反应后的水样雾化通过喷嘴喷出, 雾化使得硝基苯废水的面积被增大数万倍, 提高了臭氧和硝基苯的接触表面积, 臭氧在紫外光的协同作用下产生羟基自由基降解硝基苯。活性炭在臭氧的作用下, 促进臭氧产生某种中间物质, 引发臭氧分解生成·OH等自由基降解硝基苯。

4降解过程中过氧化氢的测定

雾化- 多相协同臭氧氧化工艺中是否有过氧化氢产生, 对确定硝基苯降解机理具有一定的验证性。POD/DPD方法可以测得较低浓度的过氧化氢含量, 结果见图4。

从图4可以看出, 在降解硝基苯反应的前20min, 溶液中H2O2的浓度增加, 随后H2O2浓度缓慢降低, 反应后仍残存一定量的H2O2。反应前20min过氧化氢浓度增加, 考虑可能在反应初期臭氧和活性炭表面的基团反应, 生成了过氧化氢。反应后期, 消耗了过氧化氢。体系中H2O2的产生主要来自三方面因素: (1) 气相溶解到液滴中的臭氧在紫外光的作用下产生H2O2降落回溶液中; (2) 液相中活性炭和氢氧根引发臭氧生成H2O2; (3) 体系中的羟基自由基及各种中间自由基彼此碰撞淬灭形成了H2O2。

5羟基自由基抑制剂的影响

为了考察体系中是否有羟基自由基的存在, 采用叔丁醇 (TBA) 来验证。叔丁醇]作为自由基抑制剂的原理[4,5]是: (1) ·OH脱取叔丁醇的- CH3基上的一个氢原子生成H2O, 这个反应途径占了主导地位; (2) ·OH脱取叔丁醇的- OH基上的H原子生成· (CH3) CO和H2O, 此后叔丁醇基又迅速分解裂变为·CH3和 (CH3) 2C=O, 该反应仅占整个反应过程的5%。实验结果见图5所示。

从图5可以看出, 随着叔丁醇浓度由0mg.L-1增加到60mg. L- 1, 硝基苯的去除率由89.3%下降为34.1%。当叔丁醇的浓度增加到50 mg.L-1和60 mg.L-1时, 硝基苯去除率分别达到了36.4%和34.6%, 这部分硝基苯去除率基本上不随着叔丁醇浓度增加而降低, 所以, 不能排除体系中是否存在其它种类自由基共同对硝基苯的降解。这说明, 体系对硝基苯的降解是一个以羟基自由基为主的氧化反应。

5结语

体系中有微量过氧化氢产生, 羟基自由基是该工艺降解硝基苯主要的氧化剂, 体系对硝基苯的降解是一个以羟基自由基为主的氧化反应。在雾化- 多相协同臭氧化工艺降解硝基苯的过程中, 采用雾化技术, 充分利用了体系中的剩余臭氧, 进一步提高了硝基苯的降解效率。在整个体系中, 紫外光和活性炭协同臭氧产生了过氧化氢, 过氧化氢和溶液中的氢氧根共同引发了臭氧产生具有强氧化性的羟基自由基, 完成了硝基苯的降解过程。

参考文献

[1]张佑国.喷雾干燥[M].南京:江苏科学技术出版社, 347.

[2]孙志忠.臭氧多相催化氧化去除水中有机污染物效能与机理[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2006.

[3]陈瑛, 郭二民, 黄国忠, 张建祺, 等.紫外光和活性炭对有机物臭氧化的协同催化作用[J].环境科学研究, 2007, 20 (1) :90-94.

[4]Hassan M M, Hawkyard C J Decolourisation of dye and dyehouse effluent in a bubble-column reactor by heterogeneous catalytic ozonation[J].J Chem Technol Biotechnol, 2006, 81 (2) :201-207.

篇9：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

【关键词】 过氧化氢 催化氧化 高浓度有机废水 硝基酚

化工、医药、染料等行业排放的高浓度有机废水污染物浓度高，可生化性差，毒性大，对生态环境和人体健康有较大危害，并且用传统处理工艺处理效果差，已成为近年来水处理工作中的一个难点和研究热点。目前国内处理此类污水的工艺主要有：生物处理法、芬顿试剂法、臭氧氧化法、电催化氧化法、超临界氧化法、二氧化氯催化氧化法及过氧化氢催化氧化法等。在涌现出的众多新技术、新工艺中，过氧化氢催化氧化法中过氧化氢氧化剂存在方便采购、运输、储存，反应快，适应性强、效果显著等优势，使其成为最为有效的处理方法之一，在实际工程中得到了大量的应用。

1. 国内外处理高浓度有机废水研究进展

生物处理法主要分为厌氧法和好氧法。使用此工艺的前提是污水水质较好，含盐量较低，PH，环境温度等适合微生物新陈代谢。

好氧法和厌氧法的实质都是利用微生物的吸附降解性能去除废水中的污染物，因此要保证处理效果必须维持反应器中必需的生物总量。

其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度。

芬顿试剂法是过氧化氢与催化剂二价的铁构成的氧化体系，其原理是：在Fe（Ⅱ）催化下，H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基，其氧化力非常的强，从而引发和传播自由基链的反应，加快有机物和还原物的氧化。

fenton试剂一般在PH为3.5下进行，因为在此PH下其自由基生成速率最大，一般过氧过氢投加过量，当有机物浓度较高时，加药量大、污泥量大，运行成本高。

电催化氧化法是在有氧化剂、催化剂存在的条件下以及外电场提供的能量激发下，外部提供的O2捕集外电场提供的电子，形成氧自由基离子O2-，氧自由基离子诱发出H2O2，最后生成羟基自由基离子.OH。羟基自由基离子.OH具有极高的氧化性，一般情况下可将大部分的有机物分子链打断，产生水解和酸化的效果，一部分有机物直接被矿化，并使BOD5/COD比值提升，后续常规物化和生化可以进行，最终达标处理。

电催化氧化技术由于其对有机物具有特殊的降解机理和能力，被水处理界寄予厚望。目前这一技术在国内外尚处于开拓阶段。

臭氧氧化法处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。臭氧是一種不稳定、易分解的强氧化剂，因此要现场制造。臭氧氧化法水处理的工艺设施主要由臭氧发生器和气水接触设备组成。目前大规模生产臭氧的唯一方法是无声放电法。制造臭氧的原料气是空气或氧气。原料气必须经过除油、除湿、除尘等净化处理，否则会影响臭氧产率和设备的正常使用。

臭氧氧化法的主要优点是反应迅速，流程简单，没有二次污染问题。不过目前生产臭氧的电耗仍然较高，每公斤臭氧约耗电20～35度，需要继续改进生产，降低电耗，同时需要加强对气水接触方式和接触设备的研究，提高臭氧的利用率。

超临界水氧化技术是以水为介质，利用在超临界条件（温度>374 ℃，P>22.1 MPa）下不存在气液界面传质阻力来提高反应速率并实现完全氧化，具有污染物完全氧化、二次污染小、设备与运行费用相对较低等优势。该技术在20 世纪80年代中期由美国学者Modell提出，成为继光催化、湿式催化氧化技术之后国内外专家的研究热点。

但由于超临界水氧化需较高的温度（>374 ℃，实际反应温度≥500 ℃）和较高的压力（>22 Mpa，实际反应压力≥25 MPa），因而在反应过程中对普通耐腐蚀金属如不锈钢及非金属碳化硅、氮化硅等有很强的腐蚀性，造成对反应设备材质要求过高；另外对于某些化学性质较稳定的物质，反应需要时间较长。而且超临界水氧化技术的运行费用也较高。基于以上原因，特别是反应器防腐问题的存在限制了超临界水氧化技术的大规模工业化。

二氧化氯催化氧化法是利用氧化剂二氧化氯在非均相催化填料存在条件下，氧化降解废水中的苯胺类有机污染物，主要机理被认为是：（1）苯胺类有机污染物被催化填料吸附，与活性组分以活化络合物形式结合，使吸附量大大提高，苯胺类有机污染物在催化填料表面具有很高浓度；（2）催化填料对二氧化氯的强烈吸附作用，使氧化剂在催化填料表面也具有很高浓度；（3）经表面改性后的催化填料表面存在着大量含氧基团，受二氧化氯激发产生多种氧化能力极强的自由基，如HO·，促进氧化反应的进行。这样在催化填料表面强氧化剂与有机物的浓度很高，反应条件得到改善，效率大大提高。将苯胺类有机污染物开环、断链降解成小分子有机污染物，再进一步氧化成二氧化碳和水，在降解COD的过程中，胺基等发色团被破坏、达到脱色的目的。

该方法中二氧化氯分解如不彻底易产生二次水质污染，产生氯气等二次气体污染。催化填料易中毒（当废水中含硝基苯时更为严重），对预处理要求高，需进行过滤等措施除去油类及颗粒物质。否则极易造成堵塞和催化填料失效，造成维护困难且费用较高。

2. 过氧化氢催化氧化法反应原理

篇10：化学氧化技术处理硝基苯生产废水的试验

1 实验

1.1 试剂与仪器

FeSO4·7H2O(纯度99.5%),NaOH(纯度99%)、Na2S2O8(纯度99%),H3PO4(纯度90%),H2O2(纯度35%),H2SO4(纯度95%),K2TiO(C2O4)2·H2O(纯度90%)及CH2Cl2(纯度95%)。

HTY-DI1000B型总有机碳(TOC)分析仪,GC-MS3100型气相色谱-质谱(GC-MS)联机,JC13-GC5400型气相色谱氢火焰离子化检测器(GC-FID),SKF-1A型卡尔费休水分仪,L721220型pH/mV/Temp.测试仪,SC-25A型循环恒温水槽,MS-610型磁石搅拌器,玻璃反应套杯,722S型可见光分光光度计及Brooks 5850E型质量流量计。

1.2 实验过程

用纯水将三硝基甲苯废酸稀释10倍,稀释过程中由于酸度降低导致溶液中部分有机物溶解度降低而析出结晶固体。为了避免在实验中溶液所含有机物浓度持续变化而影响实验准确性,必须先静置数h,待溶液有机物浓度达到稳定后再以抽气过滤装置将溶液中的结晶固体过滤掉,所得溶液即为电解芬顿法所使用的废水样品。取前置处理废水约500m L放入反应套杯中分别在不同的实验条件下进行电解氧化反应,再将反应后的废水分别进行总有机碳(TOC)分析、H2O2浓度测定、p H值测量以及气相层析质谱(GC/MS)检测。

2 结果与讨论

2.1 电解电压对有机物去除率的影响

图1表示的是温度为30℃、通氧量为100mL·min-1与pH=0,改变电解电压时,由电解氧化法处理废水样品所得有机物去除率与反应时间之间的关系。由图1可以看出,有机物去除率随电解电压的增大而增加,这是因为电流密度的升高会使有机物在阳极极板表面进行电子转移的速率加快,有助于有机物在阳极直接电解氧化破坏,且O2在阴极被还原出H2O2量也较多,对间接电解氧化破坏有机物的效率也会有所提升。

2.2 电解温度对有机物去除率的影响

图2表示的是电压为6V、通氧量为100mL·min-1与pH=0,改变电解温度时,由电解氧化法处理废水样品所得有机物去除率与反应时间之间的关系。由图2可以发现,在较低温度下有较高的有机物去除率。温度为30℃时,经3h电解后有机物去除率可达94%,而经8h电解后有机物去除率可达100%,即此时有机物完全被矿化。由于温度对电解氧化反应速率相当重要,由阿伦尼乌斯方程[7]可知,当温度越高反应速率常数就越大,故电解氧化有机物速率也越快。但因本文所用三硝基甲苯废水中有机物的浓度并不高,使得有机物质非均相反应所依赖的质传驱动力不足,造成阳极对有机物直接电解氧化的贡献降低很多,这使得间接电解氧化对去除有机物来说更为重要。此外由图2还发现,温度越高有机物去除率越差,这是因为温度升高会降低O2在水中的溶解度,使在阴极还原出H2O2的量大幅减少,不利于间接电解氧化的进行,从而降低了有机物去除率。

2.3 通氧量对有机物去除率的影响

图3给出了电压为6V、温度为30℃与p H=0,改变通氧量时,由电解氧化法处理废水样品所得有机物去除率与反应时间之间的关系。由图3可以看出,通氧量为200mL·min-1时有机物去除率并没有明显变化。从质传角度来看,阳极与阴极间距为0.5cm,高浓度的O2可立即由阳极到达阴极表面的扩散层,质传到阴极极板表面而还原成为H2O2;然而本文所通O2须先溶解扩散在溶液中,而后才会到达阴极表面的扩散层,因此到达阴极表面的扩散层时浓度已很低,故缺乏质传驱动力。另外由于O2的溶解度并不高,若在溶氧量接近饱和的溶液中,即使通入再多O2,对在阴极还原出H2O2的帮助也很有限。此外,通氧量为0mL·min-1与100mL·min-1时的有机物去除效果很接近,这表明提供阴极还原生成H2O2的O2主要来自于电解水在阳极所生成的O2,而非人为通入的O2。

2.4 pH值对有机物去除率的影响

图4表示的是电压为6V、温度为30℃与通氧量为100mL·min-1,改变pH值时,由电解氧化法处理废水样品所得有机物去除率与反应时间之间的关系。由图4可以发现,有机物去除率随pH值增大而降低,这是因为pH值增大时H+浓度降低,不利于O2在阴极还原生成H2O2,从而使H2O2的浓度下降,使得间接电解氧化有机物的效率变差,因此p H值越低越有利于电解氧化实验的进行。pH=1时只有少量H2O2生成,故有机物去除率较低;但随着反应时间的延长,H2O2累积到一定浓度后曲线后来稍微上扬,表明有机物去除率会有所增大。pH=2时H2O2生成更为缓慢,因此有机物去除率一直维持着非常迟缓的速度,曲线直至后段也无上扬,这意味着H2O2生成量并没有明显提高,有机物消耗H2O2速率大于其生成速率,故没有多余H2O2累积,其浓度在整个电解氧化过程中一直很低,间接电解氧化的效果更为不佳,此时转化为以直接电解氧化破坏有机物为主。

3 结论

以电解氧化法处理三硝基甲苯废水,其最佳操作条件为电解电压6V、电解温度30℃、通氧量为100m L·min-1及pH=0时,经3h反应后有机物去除率可达94%,反应8h后有机物去除率可达100%。有机物去除率随电解电压的增大而增加,其原因是电流密度升高会使电子转移速率加快,有利于有机物在阳极直接电解氧化破坏。温度较低时有机物去除率会较大,且随着处理时间的延长而能完全矿化。通氧量为0mL·min-1与100mL·min-1时的有机物去除效果很接近,这表明提供阴极还原生成H2O2的O2主要来自于水的电解而非人为通入。有机物去除率随pH值增大而降低,这表明H+浓度降低不利于H2O2的生成,从而使其浓度下降,使得间接电解氧化有机物的效率变差,故pH值越低越有利于电解氧化实验的进行。

参考文献

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