用深度氧化技术处理难降解有机废水的研究

摘要

随着现代工业的迅猛发展，日益严重的环境污染已成为国际社会关注的重点。各种各样的环境污染物排放到水体中，使得水体中的成分越来越复杂，在大多数情况下，利用常规的方法去除这类污染物不能令人满意。因此，近几十年来发展起来的深度氧化技术成为研究的重点，而辐射技术和光催化技术都包含于其中。本文以丙烯腈和造纸废水为例，研究辐射和光催化技术对难降解有机废水的处理，内容及结论如下： 1．丙烯腈实际废水中含有大量的CN<'->，以配制的KCN模拟废水进行辐射处理试验，浓度为100mg．l<'-1>和300mg．l<'-1>。随着辐射剂量的增加处理效果随之提高。辐射处理使模拟废水中的CN<'->转化为NH<,3>-N，CN<'->去除率达到60％以上，而COD的去除率较低，主要因为CN<'->转化为NH<,3>-N。进行了吉林化工的丙烯腈实际废水辐射处理实验，通过增加辐射剂量或通入气体改善辐射处理效果。增加辐射剂量到30kGy可以使COD的去除率达到20.8％，在辐射时通入气体可使COD的去除率提高到50.1％，CN<'->去除率达到89.9％。 2．进行辐射与生物处理造纸废水的比较实验并探索辐射的最佳条件。生物处理在经过厌氧和好氧生物反应器后，造纸废水的COD仍然有400mg．l<'-1>左右；通过辐射结合光催化技术优化实验得出：在辐射处理造纸废水时投加光催化材料并通入气体有利于光催化材料与废水充分反应，最终使COD降低到350mg．l<'-1>以下。在酸性、原水样和碱性(pH分别为2.80、7.86、9.90)条件下辐射处理造纸废水，COD去除率差别较小，说明pH对处理效果的影响不大。通过实验确定辐射剂量为1kGy。 3．采用溶胶-凝胶法制备了蒙脱石矿物负载纳米TiO<,2>光催化材料，研究矿物负载的TiO<,2>材料在动态辐射条件下对造纸废水的处理效果，表明制备的光催化材料具有一定的催化活性。用Fe<'3+>和Sn<'4+>对TiO<,2>进行掺杂改性，用其降解造纸废水说明其具有较高的光催化活性，空白实验表明：其对造纸废水中的污染物有一定的吸附作用，但主要为降解作用。运用XPS测试手段对制备的光催化材料进行表征，说明制备材料含有TiO<,2>。 4．在不同焙烧温度下制各了蒙脱石矿物负载纳米TiO<,2>光催化材料，通过掺杂改性提高材料的光催化活性，并将制备的材料结合辐射在动态条件下处理造纸废水。探索了辐射预处理光催化材料对造纸废水处理效果的影响，实验结果表明：掺杂改性光催化材料经过剂量为70 kGy的辐射预处理后，对造纸废水的处理效果进一步提高，COD的去除率从预处理前的40％提高到47％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1难降解有机废水

1.2辐射技术治理环境污染物

1.2.1辐射技术目前的发展状况

1.2.2水的辐射分解原理和自由基反应

1.2.3水和废水的辐射处理

1.3半导体光催化理论

1.3.1TiO2的光催化原理

1.3.2纳米TiO2光催化材料的研究目的和意义

1.3.3纳米TiO2光催化材料的改性

1.3.4TiO2光催化材料的应用

1.3.5TiO2光催化材料处理废水

1.4辐射技术协同其他因子的探索

1.5目前存在的问题

1.6研究内容及创新点

第2章实验材料、设备及方法

2.1实验药剂及仪器设备

2.1.1化学药剂

2.1.2实验设备仪器

2.2实验方法和测定指标

2.2.1辐射实验

2.2.2纳米材料的制备方法

2.2.3测定指标和样品的表征方法

第3章辐射处理丙烯腈废水的研究

3.1辐射处理模拟废水实验

3.1.1辐射处理浓度为100mg.l-1的KCN模拟废水

3.1.2辐射处理浓度为300mg.l-1的KCN模拟废水

3.1.3辐射处理废水CN-转化为NH3-N的实验研究

3.2辐射处理实际废水实验

3.2.1实验废水的来源

3.2.2辐射处理丙稀腈废水

3.2.3辐射协同通入气体处理丙烯腈废水

3.3小结

第4章 辐射处理造纸废水的研究

4.1生物处理与辐射处理造纸废水的组合工艺研究

4.1.1试验装置

4.1.2试验用水

4.1.3试验污泥

4.1.4单纯混凝与γ-辐射结合混凝的对比

4.2生物处理与辐射结合光催化材料处理造纸废水

4.2.1生物实验

4.2.2辐射处理实验

4.2.3不同条件下的辐射处理实验

4.2.4辐射处理和生物实验的比较

4.3小结

第5章 辐射结合光催化技术处理造纸废水的研究

5.1矿物负载纳米TiO2的应用

5.2辐射协同制备材料在动态条件下处理造纸废水

5.2.1空白实验

5.2.2不同焙烧温度下制备的材料结合辐射处理造纸废水

5.3掺杂TiO2的制备和应用

5.3.1掺杂Fe和Sn材料的制备

5.3.2掺杂材料的表征

5.3.3不同掺杂离子的纳米TiO2光催化材料处理造纸废水

5.4辐射预处理光催化材料的研究

5.4.1材料的预处理

5.4.2预处理后的材料结合辐射处理造纸废水

5.5小结

第6章 结论

参考文献

致谢

附录：硕士研究生期间发表论文