Fenton氧化法耦合铁炭微电解法处理酰胺类废水的研究

摘要

N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)作为常见的重要化工原料和有机溶剂，其在石油、化工、医药、农药等工业中的广泛使用，必然会产生大量的DMF和DMAC废水。由于DMF和DMAC废水具有化学性质稳定，危害严重的的特点，因此，未经处理的DMF和DMAC废水的直接排放，不仅会对会对环境和人们的健康带来严重的危害，也是对DMF和DMAC资源的巨大浪费。目前，国内关于DMAC废水的研究比较成熟，其研究的内容也比较彻底，但利用Fenton法对DMF废水的研究相对较少，因此，本文在前人对DMF废水处理研究的基础上，提出利用Fenton氧化法对DMF废水进行处理，并探究各因素对Fenton氧化法处理DMF废水影响效果的试验具有重要的意义。为降低DMF废水处理成本，文中还对Fenton氧化法耦合铁炭微电解法处理DMF废水进行了试验。
　　本文利用通过利用Fenton氧化法、铁炭微电解法以及Fenton氧化耦合铁炭微电解法分别对DMF废水进行处理的试验，系统研究了各反应中pH值，反应时间，FeSO4·7H2O投加量，H2O2投加量，原水浓度等因素对DMF废水处理效果的影响，并得出各反应的最佳条件为:Fenton氧化法处理DMF废水的最佳反应条件为pH=3，反应时间为40min，FeSO4·7H2O投加量为1500mg/L、H2O2投加量3ml/L，原水浓度250mg/L;铁炭微电解法处理DMF废水的最佳反应条件为铁炭比为1∶1，pH=3，停留时间为60min;Fenton氧化在铁炭微电解之后处理DMF废水的最佳反应条件为pH=3，FeSO4·7H2O投加量为1000mg/L、H2O2投加量2.67ml/L;Femon氧化在铁炭微电解之前处理DMF废水的最佳反应条件为pH=5，反应时间为1h，FeSO4·7H2O投加量为1000mg/L、H2O2投加量2.67ml/L和不曝气。
　　各反应中铁炭微电解处理DMF废水中COD的去除率可达40％，Fenton氧化法处理DMF废水中COD去除率可达49.7％，Fenton氧化在铁炭微电解之前处理DMF废水中COD去除率可达72.22％，即Fenton氧化耦合铁炭微电解技术对DMF废水的处理有效的达到了强化的效果。但Fenton氧化在铁炭微电解之后处理DMF废水中COD的去除率仅达到40％，没有达到强化效果，因此，在利用Fenton氧化耦合铁炭微电解技术处理DMF废水时，Fenton氧化应处在铁炭微电解之前。
　　在Fenton氧化在铁炭微电解之前的最佳反应条件下，处理DMF废水的COD去除率为65％，而在曝气条件下COD去除率为45％。为验证Fenton氧化法和Fenton氧化在铁炭微电解之前对实际废水的去除效果，我们选取不同浓度的制膜废水和废液进行处理，结果发现Fenton氧化法对COD浓度为775.2mg/L的制膜废水和浓度为36720mg/L的制膜废液的COD去除率分别为35.71％和38.9％，而Fenton氧化耦合铁炭微电解法对COD浓度为734.4mg/L的制膜废水和浓度为36720mg/L的制膜废液的COD去除率分别为66.67％和72.22％。
　　此外，通过紫外可见光谱分析Fenton氧化法处理DMF废水和DMAC废水的机理，我们得出Fenton氧化法处理酰胺类废水的反应机理为Fenton氧化对酰胺基团和不饱和双键进行氧化，破坏羰基和氨基之间的键;Fenton进一步氧化碳氧双键，最终生成易降解的小分子有机物和无机物。
　　综上，芬顿氧化法处理DMF废水的试验是可行的，可以应用于实际水样的去除，为了降低实际运行的成本，应考虑运用Fenton氧化法耦合铁炭微电解法对酰胺类废水进行处理。此外，还可以尝试将Fenton氧化法耦合铁炭微电解法应用于其它难降解有机废水的处理。从而探究出更加廉价、高效的难降解废水处理技术。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 研究内容

1．3 研究意义

2 DMF废水

2．1 二甲基甲酰胺(DMF)理化性质

2．2 二甲基甲酰胺(DMF)主要用途

2．3 二甲基甲酰胺(DMF)毒性及及对健康的危害

2．4 二甲基甲酰胺(DMF)的相关标准

2．5 二甲基甲酰胺(DMF)的检测方法

3 国内外有机废水处理技术及研究现状

3．1 有机废水的分类

3．2 国内外有机废水处理方法

3．2．1 物理化学法

3．2．2 化学方法

3．2．3 生物化学法

3．2．4 高级氧化技术

4 试验方案

4．1 试验试剂与药品

4．2 试验设备与仪器

4．3 试验方法

4．3．1 原水配置与铁炭的预处理

4．3．2 COD测试

4．3．3 COD测试步骤

4．3．4 绘制DMF标准曲线

4．4 试验内容

5 结果与讨论

5．1 Fenton氧化法处理DMF废水的影响因素及效果

5．1．1 pH值

5．1．2 反应时间

5．1．3 FeSO4·7H2O投加量

5．1．4 H2O2投加量

5．1．5 原水浓度

5．1．6 Fenton氧化法处理实际废水

5．1．7 小结

5．2 铁炭微电解法处理DMF废水的影响因素及效果

5．2．1 铁炭比

5．2．2 pH值

5．2．3 停留时间

5．2．4 小结

5．3 Fenton氧化在铁炭微电解之后处理DMF废水的影响因素及效果

5．3．1 pH值

5．3．2 FeSO4·7H2O

5．3．3 H2O2投加量

5．3．4 小结

5．4 Fenton氧化在铁炭微电解之前处理含DMF废水的影响因素及效果

5．4．1 pH值

5．4．2 反应时间

5．4．3 FeSO4·7H2O投加量

5．4．4 H2O2投加量

5．4．5 曝气

5．4．6 Fenton氧化在铁炭微电解之前处理实际废水

5．4．7 小结

5．5 Fenton氧化法处理酰胺类废水的机理探讨

5．5．1 Fenton氧化法处理DMF废水的机理探讨

5．5．2 Fenton氧化法处理DMAC废水的机理探讨

5．5．3 小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果