三元微电解对降低硝化废水cod的研究
摘要 本课题是以三元微电解为研究对象，对甲苯硝化废水的处理进行研究。甲苯硝化废水是一种浓度高、毒性大、成分复杂的工业废水，未经处理过的硝化废水直接排放到环境中，会对人的身体健康带来极大危害。本文阐述了硝化废水的危害，简介了当今世界几种处理硝化废水的方法，如物化法、化学氧化法、生物法等。重点研究了应用最为广泛的铁碳微电解技术。具体采用正交试验的方法，确定铁碳微电解包括铁粉用量、铁碳比、反应时间等影响因素对降低废水COD的影响，初步确定了反应的条件。然后进一步通过单因素实验确定铁碳微电解处理废水的最优化反应条件。同时在铁碳二元微电解体系中，加入第三种活性更高的金属-锌，形成三元微电解体系。并通过实验证实了三元微电解对降低废水COD更有效果关键词 硝化废水，废水处理，铁碳微电解，三元微电解，COD目录
1 引言 1
1.1硝化废水 2
1.2 国内外硝化废水处理方法 3
1.3 铁碳微电解 5
1.4课题研究的内容、目的、意义 6
1.4.1研究内容 6
1.4.2研究的目的和意义 6
2.实验部分 6
2.1 实验药品 6
2.2 实验设备及仪器 7
2.3 分析及测定方法 7
2.4 实验步骤 7
2.5 结果与讨论 8
2.5.1 pH值对废水COD的影响 8
2.5.1.1甲苯硝化废水性质 8
2.5.1.2 pH值对废水的影响 8
2.5.2 正交试验 10
2.5.3 微电解的主要影响因素 11
2.5.3.1铁粉添加质量对CODcr去除率的影响 11
2.5.3.2不同铁碳比对CODcr去除率的影响 13
2.5.3.3反应时间对CODcr去除率的影响 15
2.5.4铁碳微电解前后对比 16
2.5.4.1 铁碳微电解前后的紫外图谱对比 16
2.5.4.2 铁碳微电解前后色度对比 17
2.5.6 FenC三元微电解 17
2.5.6.1 锌碳质量比对CODcr去除率的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
ODcr去除率的影响 13
2.5.3.3反应时间对CODcr去除率的影响 15
2.5.4铁碳微电解前后对比 16
2.5.4.1 铁碳微电解前后的紫外图谱对比 16
2.5.4.2 铁碳微电解前后色度对比 17
2.5.6 FenC三元微电解 17
2.5.6.1 锌碳质量比对CODcr去除率的影响 18
2.5.6.2 铁锌质量比的影响 19
2.5.6.3 二元、三元反应体系处理废水的紫外对比 21
2.5.6.4 微电解前后的效果对比 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一。同时又是战略性经济资源， 是一个国家综合国力的有机组成部分.我国水资源的总储量比较丰富，排名位居全世界第六，但是由于多达14亿的人口，使我国的人均水资源占用量仅为世界平均值的1/4。并且水资源分布并不均匀，可以说我国是一个严重缺水的国家[1]。
如今，水体污染是我国面临的主要环境问题之一。而工业废水则是造成水体污染的主要因素之一。近年来，随着我国工业的日益发展，工业废水的排放量也在日益增加。目前，我国工业废水的处理率已达到70％，但只有30％左右的处理出水达标，其主要原因是环境设施投资运行费用高，环保管理水平低等造成。这些达不到排放标准的废水会污染地表水和地下水。水体一旦受到污染，要想在短时间内恢复到原来的状态是不容易的。水体受到污染后，不仅会使其水质不符合饮用水、渔业用水的标准，还会使地下水中的化学有害物质和硬度增加，影响地下水的利用。
水体污染表现最为突出的就是河流。2005 年,根据1300 条河流3200 多个监测断面的水质资料, 对14 万km 河流水质进行了评价, 全年期水质总体状况是:Ⅰ类水河长占5.1 %,Ⅱ类水河长占28.7%, Ⅲ类水河长占27.1%,Ⅳ类水河长占11.8 %,Ⅴ类水河长占6.0%, 劣Ⅴ类水河长占21.3%[2]。由上面数据可知，我国水污染治理情况不容乐观，任重道远。
“十一五”规划以来，国家对于环保的要求越来越高，人们也对自己身处的环境越来越关注。而污水治理的现状不容乐观，尤其是几次大规模水污染事件的发生如太湖蓝藻事件、松花江水污染事件、沱江水污染等等严重影响了广大百姓的日常生活。
1.1硝化废水
染料和医药中间体工业生产中所排出的硝化废水无论从排放量还是污染程度或治理难度看，均位居化工工业的首位，是最主要的污染源。
利用硝化剂-混酸向甲苯中引入硝基是最早和最重要的有机反应之一[3]。产物硝基甲苯是一种广泛应用于医药，染料，农药等行业的重要中间体。目前，国内外主要工业生产方法为混酸液相直接硝化工艺，甲苯经硝硫混酸硝化，经分离而得对硝基甲苯，同时联产邻硝基甲苯。传统的甲苯硝化工艺会产生大量的废酸和碱性废水。废酸主要成分是硫酸，还有部分硝酸和其他硝化产物；废水中除含有少量甲苯和一硝基甲苯外，还含有二硝基甲苯、二硝基苯酚等多种副产物。废水成分复杂、浓度高、毒性大，呈深红棕色，有恶臭，COD在7000~14000mg/L之间，BOD5/COD在0.2左右，生化性差[4]。
随着工业废水的排放，硝基甲苯不可避免地出现在水环境中，硝基甲苯因为不溶于水而沉淀水底，而硝基甲苯很难生物降解，因此硝基甲苯能够长时间存在于自然环境中，同时它还是一种致癌物，对人体有着巨大的伤害[5]。
1.2 国内外硝化废水处理方法
目前国内外处理方法可归纳为物化法，化学氧化法以及生物法。
1.2.1物化法
1.2.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的污染物的方法。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤以及大孔树脂等。如采用大孔吸附树脂CHA-111处理对甲酚生产过程中产生的高浓度含酚废水[ 6] , 采用大孔吸附树脂H-103处理高浓度含酚废水等,均取得了很好的效果[7]。
图1.2 大孔树脂吸附法处理硝化废水的具体流程
1.2.2.2萃取法
萃取可以分为物理萃取和络合萃取两大类，物理萃取的基本原理是由于物质在水中和有机溶剂中有不同的溶解度；络合萃取是利用溶剂和物质形成络合物而进行分离。萃取法处理高浓度有机废水具有投资少、操作方便等优点；最主要的是萃取法处理废水能够使得废水中的有机物得到回收利用。台湾云林科技大学的Wen-Shing Chen等[8]研究了盐析效应强化的溶剂萃取法处理硝化废水，经过多级萃取后，水中有机组分基本上全被去除。
1.2.2 化学氧化法
废水经过化学氧化还原处理，可以使废水中含有的有机物质和无机物质转变为无毒或毒性不大的物质，从而达到废水处理的目的。
1.2.2.1臭氧化法
臭氧在水处理中的主要作用包括杀菌消毒，改善色度和气味，加强废水中有机物的氧化，改善废水的可生化性等[9]。实际中常和其他方法联合使用，与紫外光辐射或活性炭吸附联合处理，可提高脱色效果；臭氧－电解处理比直接使用臭氧氧化可使酸性染料的脱色率提高25%－40%，对碱性及活性染料提高10%。由于臭氧氧化不产生污泥和二次污染，有一定的工业应用前景。但处理成本高，不适合大流量废水的处理。
1.2.2.2光催化氧化法
1 引言 1
1.1硝化废水 2
1.2 国内外硝化废水处理方法 3
1.3 铁碳微电解 5
1.4课题研究的内容、目的、意义 6
1.4.1研究内容 6
1.4.2研究的目的和意义 6
2.实验部分 6
2.1 实验药品 6
2.2 实验设备及仪器 7
2.3 分析及测定方法 7
2.4 实验步骤 7
2.5 结果与讨论 8
2.5.1 pH值对废水COD的影响 8
2.5.1.1甲苯硝化废水性质 8
2.5.1.2 pH值对废水的影响 8
2.5.2 正交试验 10
2.5.3 微电解的主要影响因素 11
2.5.3.1铁粉添加质量对CODcr去除率的影响 11
2.5.3.2不同铁碳比对CODcr去除率的影响 13
2.5.3.3反应时间对CODcr去除率的影响 15
2.5.4铁碳微电解前后对比 16
2.5.4.1 铁碳微电解前后的紫外图谱对比 16
2.5.4.2 铁碳微电解前后色度对比 17
2.5.6 FenC三元微电解 17
2.5.6.1 锌碳质量比对CODcr去除率的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
ODcr去除率的影响 13
2.5.3.3反应时间对CODcr去除率的影响 15
2.5.4铁碳微电解前后对比 16
2.5.4.1 铁碳微电解前后的紫外图谱对比 16
2.5.4.2 铁碳微电解前后色度对比 17
2.5.6 FenC三元微电解 17
2.5.6.1 锌碳质量比对CODcr去除率的影响 18
2.5.6.2 铁锌质量比的影响 19
2.5.6.3 二元、三元反应体系处理废水的紫外对比 21
2.5.6.4 微电解前后的效果对比 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一。同时又是战略性经济资源， 是一个国家综合国力的有机组成部分.我国水资源的总储量比较丰富，排名位居全世界第六，但是由于多达14亿的人口，使我国的人均水资源占用量仅为世界平均值的1/4。并且水资源分布并不均匀，可以说我国是一个严重缺水的国家[1]。
如今，水体污染是我国面临的主要环境问题之一。而工业废水则是造成水体污染的主要因素之一。近年来，随着我国工业的日益发展，工业废水的排放量也在日益增加。目前，我国工业废水的处理率已达到70％，但只有30％左右的处理出水达标，其主要原因是环境设施投资运行费用高，环保管理水平低等造成。这些达不到排放标准的废水会污染地表水和地下水。水体一旦受到污染，要想在短时间内恢复到原来的状态是不容易的。水体受到污染后，不仅会使其水质不符合饮用水、渔业用水的标准，还会使地下水中的化学有害物质和硬度增加，影响地下水的利用。
水体污染表现最为突出的就是河流。2005 年,根据1300 条河流3200 多个监测断面的水质资料, 对14 万km 河流水质进行了评价, 全年期水质总体状况是:Ⅰ类水河长占5.1 %,Ⅱ类水河长占28.7%, Ⅲ类水河长占27.1%,Ⅳ类水河长占11.8 %,Ⅴ类水河长占6.0%, 劣Ⅴ类水河长占21.3%[2]。由上面数据可知，我国水污染治理情况不容乐观，任重道远。
“十一五”规划以来，国家对于环保的要求越来越高，人们也对自己身处的环境越来越关注。而污水治理的现状不容乐观，尤其是几次大规模水污染事件的发生如太湖蓝藻事件、松花江水污染事件、沱江水污染等等严重影响了广大百姓的日常生活。
1.1硝化废水
染料和医药中间体工业生产中所排出的硝化废水无论从排放量还是污染程度或治理难度看，均位居化工工业的首位，是最主要的污染源。
利用硝化剂-混酸向甲苯中引入硝基是最早和最重要的有机反应之一[3]。产物硝基甲苯是一种广泛应用于医药，染料，农药等行业的重要中间体。目前，国内外主要工业生产方法为混酸液相直接硝化工艺，甲苯经硝硫混酸硝化，经分离而得对硝基甲苯，同时联产邻硝基甲苯。传统的甲苯硝化工艺会产生大量的废酸和碱性废水。废酸主要成分是硫酸，还有部分硝酸和其他硝化产物；废水中除含有少量甲苯和一硝基甲苯外，还含有二硝基甲苯、二硝基苯酚等多种副产物。废水成分复杂、浓度高、毒性大，呈深红棕色，有恶臭，COD在7000~14000mg/L之间，BOD5/COD在0.2左右，生化性差[4]。
随着工业废水的排放，硝基甲苯不可避免地出现在水环境中，硝基甲苯因为不溶于水而沉淀水底，而硝基甲苯很难生物降解，因此硝基甲苯能够长时间存在于自然环境中，同时它还是一种致癌物，对人体有着巨大的伤害[5]。
1.2 国内外硝化废水处理方法
目前国内外处理方法可归纳为物化法，化学氧化法以及生物法。
1.2.1物化法
1.2.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的污染物的方法。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤以及大孔树脂等。如采用大孔吸附树脂CHA-111处理对甲酚生产过程中产生的高浓度含酚废水[ 6] , 采用大孔吸附树脂H-103处理高浓度含酚废水等,均取得了很好的效果[7]。
图1.2 大孔树脂吸附法处理硝化废水的具体流程
1.2.2.2萃取法
萃取可以分为物理萃取和络合萃取两大类，物理萃取的基本原理是由于物质在水中和有机溶剂中有不同的溶解度；络合萃取是利用溶剂和物质形成络合物而进行分离。萃取法处理高浓度有机废水具有投资少、操作方便等优点；最主要的是萃取法处理废水能够使得废水中的有机物得到回收利用。台湾云林科技大学的Wen-Shing Chen等[8]研究了盐析效应强化的溶剂萃取法处理硝化废水，经过多级萃取后，水中有机组分基本上全被去除。
1.2.2 化学氧化法
废水经过化学氧化还原处理，可以使废水中含有的有机物质和无机物质转变为无毒或毒性不大的物质，从而达到废水处理的目的。
1.2.2.1臭氧化法
臭氧在水处理中的主要作用包括杀菌消毒，改善色度和气味，加强废水中有机物的氧化，改善废水的可生化性等[9]。实际中常和其他方法联合使用，与紫外光辐射或活性炭吸附联合处理，可提高脱色效果；臭氧－电解处理比直接使用臭氧氧化可使酸性染料的脱色率提高25%－40%，对碱性及活性染料提高10%。由于臭氧氧化不产生污泥和二次污染，有一定的工业应用前景。但处理成本高，不适合大流量废水的处理。
1.2.2.2光催化氧化法
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/801.html
