基于硫酸根自由基的高级氧化技术深度处理电镀添加剂生产废水的研究

摘要

电镀行业在我国国民经济中占有重要地位，同时也是我国重污染行业之一。由于电镀废水成分复杂，生物毒性较强，因此电镀行业废水污染问题已成为我们亟待解决的重要问题。电镀添加剂生产企业是为电镀行业提供配方药品的企业，其排放废水所含污染物的组成与电镀企业相似，但废水的浓度则远远高于一般的电镀行业废水，废水处理难度大。
　　传统的高级氧化法处理电镀添加剂生产废水存在很多的缺陷，废水有机物COD也很难达到排放要求，而以硫酸根自由基为氧化剂的高级氧化法是近几年来一种新型的氧化技术，其氧化能力仅次于氟，并且具有选择性好、半衰期长、pH的应用范围广等优点;所以用SO4·-深度处理电镀添加剂生产废水有很好的应用前景。
　　本论文所选废水源于广州市某电镀添加剂生产企业经过二次Fenton反应处理后的废水，以废水中有机物COD为指标，采用Fe2+活化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基的方法处理该废水。探讨了溶液pH值、n(Fe2+)∶n(PS)的摩尔比、c(S2O82-)浓度对废水COD降解率的影响，并对其动力学进行了研究，通过正交试验确定了该体系单因素的极值及其影响水平。实验结果表明，在酸性条件下Fe2+以离子态存在更易于与PS反应生成在SO4·-，pH值为3时，反应速率常数最大为k=0.01228min-1废水COD降解效果最好;在最佳的pH下讨论了n(Fe2+)∶n(PS)的摩尔比对反应的影响，随着n(Fe2+)∶n(PS)摩尔比的增大，反应速率常数和废水COD的降解率均呈现先增加后降低的趋势，在n(Fe2+)∶n(PS)=1.25时，反应速率常数和废水COD的降解率达到最大，k=0.01313(min-1)，反应30min废水COD的降解率为30.3％;c(S2O82-)浓度对体系反应也有很大影响，少量或过量的PS均会对反应起到抑制作用，实验结果表明当c(S2O82-)=9mmol/L时反应体系的废水COD的降解率和反应速率均达到最大，反应30min废水COD的降解为35.6％，反应速率常数k=0.01544min-1,整个反应体系符合一级动力学模型。在单因素的基础上，以pH值、n(Fe2+)/n(PS)、c(S2O82-)、作为正交实验的研究因素，由极差值可得出三个因素对COD降解率的影响依次为A＞B＞C，即溶液的pH值＞n(Fe2+)∶n(PS)＞c(S2O82-)。
　　本论文采用零价铁(ZVI)活化过硫酸钠产生SO4·-处理电镀添加剂生产废水，探讨了溶液pH值、n(ZVI)∶n(PS)的摩尔比、c(S2O82-)浓度、超声功率和温度对废水COD降解率的影响，实验结果表明:随着pH值的增加，反应速率常数和废水COD的降解率均先增加后降低，在pH=5时，反应速率常数和废水COD降解率均达到最大，k=0.00995min-1,反应60min废水COD的降解率为463％;在pH=5时，改变ZVI的量，当n(ZCI)∶n(PS)=1,反应速率常数和废水COD降解率均达到最大值，k=0.00984min-1,反应60min废水COD的降解率为46.3％;改变PS的投加量时，在PS浓度为c(S2O82-)=15 mmol/L时反应速率常数和降解率达到最大，k=0.01767min-1,反应60min废水COD的降解率为66.2％，整个反应体系均符合一级动力学模型。
　　在最佳的体系下，探讨了超声功率和温度对反应体系的影响。在超声功率为120W时，反应时间为60min，反应速率常数为最大k=0.0191min-1,废水COD的降解率也达到最大值为69.1％;当体系温度为50℃，反应速率常数k=0.02314min-1,反应60min废水COD的降解率达到最大值为76.8％，经过处理后废水COD的值为42mg/L，达到GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准要求。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 我国电镀行业的发展现状

1．2 电镀行业废水的来源

1．2．1 电镀前处理产生的有机污染物

1．2．2 电镀工艺过程产生的有机污染物

1．2．3 电镀后处理产生的有机污染物

1．3 电镀废水中有机物的种类

1．3．1 电镀添加剂

1．3．2 常见金属电镀液中的有机物

1．4 电镀行业废水处理技术

1．4．1 含氰废水的处理技术

1．4．2 电镀废水中有机物的处理技术‘

1．5 高级氧化法的研究进展

1．5．1 Fenton及类Fenton氧化法

1．5．2 超声氧化法

1．5．3 光化学氧化法

1．6 基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术

1．6．1 过渡金属活化

1．6．2 紫外光活化

1．6．3 热活化

1．6．4 复合活化

1．7 课题背景及研究意义

1．8 课题研究的内容

第二章 实验部分

2．1 实验主要试剂

2．2 实验主要仪器

2．3 实验废水

2．4 实验方法与分析方法

第三章 Fe2+活化过硫酸钠对废水降解的研究

3．1 溶液pH值对COD降解率的影响

3．2 n(Fe2+)：n(Ps)摩尔比对COD降解率的影响

3．3 c(S2O82-)对COD降解率的影响

3．4 正交实验分析

3．5 本章小结

第四章 零价铁活化过硫酸钠对废水降解的研究

4．1 溶液pH值对COD降解率的影响

4．2 n(ZVl)：n(PS)对COD降解率的影响

4．3 c(S2O82-)对COD降解率的影响

4．4 超声对COD降解率的影响

4．5 温度对COD降解率的影响

4．6 本章小结

结论与建议

1．结论

2．建议

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢