生物流化床反应器对苯胺废水的处理性能研究(附件)
随着化工产业的快速发展，有微生物毒性、难降解的苯胺废水排放引起环保工作者的重视。本课题采用石英砂为载体的三相生物流化床反应器处理模拟苯胺废水，监测运行期间COD、氨氮、苯胺浓度的变化情况，研究其苯胺废水的处理能力。实验表明，随着进水负荷的增加以及水力停留时间的减少，COD、氨氮、苯胺的去除率均会下降；当停留时间为24h时，COD进水负荷为2 kg·m-3·d-1，氨氮进水负荷为0.112 kg·m-3·d-1，苯胺进水负荷为0.08 kg·m-3·d-1，三者的去除率均达到了最高，化学需氧量最高达到了86%，氨氮为89%，苯胺为80%。关键词 苯胺废水，三相生物流化床，进水负荷，水力停留时间
目 录
1 引言 1
1.1 苯胺概况 1
1.2 苯胺的处理方法及处理现状 1
1.2.1 物理法 1
1.2.2 化学法 2
1.2.3 生物法 3
1.3 三相生物流化床概况 4
1.4 三相生物流化床处理现状 5
1.5 选题的意义 6
2 实验部分 6
2.1 实验试剂 6
2.1.1 模拟废水配制 6
2.1.2 试剂 7
2.2 实验仪器 7
2.3 实验方法 7
2.3.1 三相生物流化床的挂膜启动 8
2.3.2 三相生物流化床处理苯胺废水性能研究 8
2.4 测定方法 8
2.4.1 COD 8
2.4.2 NH3N 8
2.4.3 苯胺 8
3 实验结果与讨论 8
3.1 反应器启动运行试验 8
3.2 反应器正常运行试验 9
3.3 停留时间和进水负荷对去除率的影响 11
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
1.1 苯胺概况
苯胺/，又称阿尼林，分子式为C6H7N。苯胺是无色的或微黄色的油状液体，极易被空气中的氧气氧化，漏置在空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
气中会逐渐变为深棕色，最终变为黑色，有令人不悦的强烈气味[1]。微溶于水，能溶于苯、乙醇、乙醚。
苯胺呈碱性，易与盐酸反应生成盐酸盐，与硫酸反应生成硫酸盐。当—NH2上的的一个H原子被—OH取代的时候，会生成二级或三级苯胺；被R—M(O)—取代的时候，会生成酰基苯胺。像发生取代反应时，取代基主要都在氨基的邻位和对位上。苯胺在酸性条件下，与亚硝酸反应生成重氮盐，方程式如下：ArNH2 + 2HX + NaNO2→ArN2X + NaX + 2H2O。重氮盐其实不太稳定，容易发生偶联反应，即与酚或者芳香胺发生偶联，生成偶氮化合物。综合上述三种代表性的反应，苯胺具备卤化、重氮[2]化、乙酰化的特质，这些反应发生时均比较强烈，会激发燃烧，燃烧的火焰会冒烟。
苯胺作为一种重要的化工材料，染料工业中最重要的中间体之一[3]，被广泛的应用于农业、印染业、制药业等各个行业。在染料工业中，苯胺可制造C26H16N2Na2O9S2、C16H13N4NaO4S、C22H26Cl2N2等。苯胺可用作分析试剂，用以检验能生成硫氰酸络合阴离子或其他阴离子（能被苯胺沉淀的阴离子）的元素（Cu、Mg、Ni、Co、Zn、Cd、Mo、W、V）。根据苯胺的化学性质来看，苯胺还能检验卤素（F、Cl、Br、I、At、Ts）、亚硝酸盐和羧酸。苯胺是药物、橡胶硫化剂、树脂的材料来源，还可制造香料、炸药等，也可作为杀虫剂[4]的中间体，还可用作缓蚀剂。同时，我们常用来作酸碱指示剂的甲基橙（C14H14N3SO3Na）其实是苯胺发生耦合作用产生的衍生物，苯胺本身可用作黑色染料，又称苯胺黑。
1.2 苯胺的处理方法及处理现状
研究处理苯胺废水的方法到现在为止，不外乎以下的传统处理方法，大概可以分为三种：主要有物理法、化学法和生物法[5,6]。
1.2.1 物理法
1.2.1.1 吸附法
其实吸附法[7,8]并不是单一的某一种方法，尤其是在处理污水方面，往往是同时包括了物理吸附法和化学吸附法，是综合作用的效果。物理吸附比较简单，依靠的是物质分子间的范德华力；化学吸附法是生成的化学键起的作用。吸收剂的优点就是吸附能力较为强烈[9]，不会与待处理物质反应，而且有再生能力，所以采用吸收剂处理苯胺废水。
1.2.1.2 萃取法
萃取法是在两种溶剂之间进行的，萃取剂的条件有两个：一是两种溶剂必须互不相容[10,11]，二是待提取物质在这两种溶剂中的浓度不能相同。这个方法还有一个优点就是回收率和效率较高，当萃取剂与待处理的苯胺废水充分混合接触后，由于废水中的污染物在水与萃取剂中的浓度不同， 能较快较多的分理出所需要的物质。
1.2.2 化学法
1.2.2.1 光催化氧化法
所谓的光催化氧化，第一要素就是光，其次还需要催化剂和空气[12]。此方法是以外界的可见光为能量，以空气或者半导体为催化剂，引起氧化一还原反应来分解污水中的无机污染物和有机污染物，最终生成二氧化碳和水。从所需要的客观条件来看，由此法处理苯胺废水不仅成本比较低，而且不会生成污染物。
1.2.2.2 超临界水氧化法
超临界水是指达到一定条件时，液体状态的水和蒸气状态的水密度相同，两者互相融合在一起。在这种特殊的临界状态下，超临界水氧化法[13]在氧气的作用下，将苯胺废水中的有机物转化为无毒的水、二氧化碳?和氮气等其他小分子物质，将含磷和硫元素的物质转化为硫酸盐和磷酸盐，将卤素原子转化为稳定的卤离子。超临界水的优点就是有较好的强氧化力[14]以及融合能力较强，在处理苯胺废水的时候比较彻底，效率可高达99%。缺点是可能会对反应条件比较苛刻[15]，对某些稳定物质的氧化耗时长，此时强氧化力的优势会减弱。所以这种方法还需要深一步的研究和完善。
1.2.2.3 二氧化氯催化氧化法
二氧化氯，ClO2，是一种安全的强氧化剂[16,17]。二氧化氯遇到水后，也会分解为氯气、次氯酸等强氧化剂，反应方程式如：4ClO2+2H2O=2Cl2+3O2+4HClO，会产生更多氧化性强的基团。这种方法的基本原理是，借助催化剂，再利用二氧化氯的特质—强氧化性，处理污水中的有机污染物，一种情况是将苯胺废水中的大分子有机物氧化成小分子有物，还有一种是直接氧化苯胺废水中的有机物为最终生成物[18]。但是目前的缺陷是，ClO2运输和储存不易，还不够广泛。
1.2.3 生物法
1.2.3.1 厌氧水解—生物接触氧化法
目 录
1 引言 1
1.1 苯胺概况 1
1.2 苯胺的处理方法及处理现状 1
1.2.1 物理法 1
1.2.2 化学法 2
1.2.3 生物法 3
1.3 三相生物流化床概况 4
1.4 三相生物流化床处理现状 5
1.5 选题的意义 6
2 实验部分 6
2.1 实验试剂 6
2.1.1 模拟废水配制 6
2.1.2 试剂 7
2.2 实验仪器 7
2.3 实验方法 7
2.3.1 三相生物流化床的挂膜启动 8
2.3.2 三相生物流化床处理苯胺废水性能研究 8
2.4 测定方法 8
2.4.1 COD 8
2.4.2 NH3N 8
2.4.3 苯胺 8
3 实验结果与讨论 8
3.1 反应器启动运行试验 8
3.2 反应器正常运行试验 9
3.3 停留时间和进水负荷对去除率的影响 11
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
1.1 苯胺概况
苯胺/，又称阿尼林，分子式为C6H7N。苯胺是无色的或微黄色的油状液体，极易被空气中的氧气氧化，漏置在空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
气中会逐渐变为深棕色，最终变为黑色，有令人不悦的强烈气味[1]。微溶于水，能溶于苯、乙醇、乙醚。
苯胺呈碱性，易与盐酸反应生成盐酸盐，与硫酸反应生成硫酸盐。当—NH2上的的一个H原子被—OH取代的时候，会生成二级或三级苯胺；被R—M(O)—取代的时候，会生成酰基苯胺。像发生取代反应时，取代基主要都在氨基的邻位和对位上。苯胺在酸性条件下，与亚硝酸反应生成重氮盐，方程式如下：ArNH2 + 2HX + NaNO2→ArN2X + NaX + 2H2O。重氮盐其实不太稳定，容易发生偶联反应，即与酚或者芳香胺发生偶联，生成偶氮化合物。综合上述三种代表性的反应，苯胺具备卤化、重氮[2]化、乙酰化的特质，这些反应发生时均比较强烈，会激发燃烧，燃烧的火焰会冒烟。
苯胺作为一种重要的化工材料，染料工业中最重要的中间体之一[3]，被广泛的应用于农业、印染业、制药业等各个行业。在染料工业中，苯胺可制造C26H16N2Na2O9S2、C16H13N4NaO4S、C22H26Cl2N2等。苯胺可用作分析试剂，用以检验能生成硫氰酸络合阴离子或其他阴离子（能被苯胺沉淀的阴离子）的元素（Cu、Mg、Ni、Co、Zn、Cd、Mo、W、V）。根据苯胺的化学性质来看，苯胺还能检验卤素（F、Cl、Br、I、At、Ts）、亚硝酸盐和羧酸。苯胺是药物、橡胶硫化剂、树脂的材料来源，还可制造香料、炸药等，也可作为杀虫剂[4]的中间体，还可用作缓蚀剂。同时，我们常用来作酸碱指示剂的甲基橙（C14H14N3SO3Na）其实是苯胺发生耦合作用产生的衍生物，苯胺本身可用作黑色染料，又称苯胺黑。
1.2 苯胺的处理方法及处理现状
研究处理苯胺废水的方法到现在为止，不外乎以下的传统处理方法，大概可以分为三种：主要有物理法、化学法和生物法[5,6]。
1.2.1 物理法
1.2.1.1 吸附法
其实吸附法[7,8]并不是单一的某一种方法，尤其是在处理污水方面，往往是同时包括了物理吸附法和化学吸附法，是综合作用的效果。物理吸附比较简单，依靠的是物质分子间的范德华力；化学吸附法是生成的化学键起的作用。吸收剂的优点就是吸附能力较为强烈[9]，不会与待处理物质反应，而且有再生能力，所以采用吸收剂处理苯胺废水。
1.2.1.2 萃取法
萃取法是在两种溶剂之间进行的，萃取剂的条件有两个：一是两种溶剂必须互不相容[10,11]，二是待提取物质在这两种溶剂中的浓度不能相同。这个方法还有一个优点就是回收率和效率较高，当萃取剂与待处理的苯胺废水充分混合接触后，由于废水中的污染物在水与萃取剂中的浓度不同， 能较快较多的分理出所需要的物质。
1.2.2 化学法
1.2.2.1 光催化氧化法
所谓的光催化氧化，第一要素就是光，其次还需要催化剂和空气[12]。此方法是以外界的可见光为能量，以空气或者半导体为催化剂，引起氧化一还原反应来分解污水中的无机污染物和有机污染物，最终生成二氧化碳和水。从所需要的客观条件来看，由此法处理苯胺废水不仅成本比较低，而且不会生成污染物。
1.2.2.2 超临界水氧化法
超临界水是指达到一定条件时，液体状态的水和蒸气状态的水密度相同，两者互相融合在一起。在这种特殊的临界状态下，超临界水氧化法[13]在氧气的作用下，将苯胺废水中的有机物转化为无毒的水、二氧化碳?和氮气等其他小分子物质，将含磷和硫元素的物质转化为硫酸盐和磷酸盐，将卤素原子转化为稳定的卤离子。超临界水的优点就是有较好的强氧化力[14]以及融合能力较强，在处理苯胺废水的时候比较彻底，效率可高达99%。缺点是可能会对反应条件比较苛刻[15]，对某些稳定物质的氧化耗时长，此时强氧化力的优势会减弱。所以这种方法还需要深一步的研究和完善。
1.2.2.3 二氧化氯催化氧化法
二氧化氯，ClO2，是一种安全的强氧化剂[16,17]。二氧化氯遇到水后，也会分解为氯气、次氯酸等强氧化剂，反应方程式如：4ClO2+2H2O=2Cl2+3O2+4HClO，会产生更多氧化性强的基团。这种方法的基本原理是，借助催化剂，再利用二氧化氯的特质—强氧化性，处理污水中的有机污染物，一种情况是将苯胺废水中的大分子有机物氧化成小分子有物，还有一种是直接氧化苯胺废水中的有机物为最终生成物[18]。但是目前的缺陷是，ClO2运输和储存不易，还不够广泛。
1.2.3 生物法
1.2.3.1 厌氧水解—生物接触氧化法
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