紫外光處理含酚廢水的初步研究[畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　紫外光處理含酚廢水的初步研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 環(huán)境工程 </

2、p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>

3、;　　由于酚的毒性大，并具有致癌、致畸，致突變的潛在毒性，近年來(lái)引起了環(huán)境研究者的重視。鑒于清除或降解水中的酚類(lèi)污染物，不僅涉及水生生物及陸生植物的生長(zhǎng)繁殖，更涉及到人類(lèi)及陸生動(dòng)物的食品飲水安全，因此，研究含酚廢水的高效處理技術(shù)，對(duì)保護(hù)環(huán)境具有極為重要的意義。</p><p>　　本文研究和探索利用紫外光催化降解含酚廢水，研究不同苯酚初始濃度、光照時(shí)間、pH、溫度對(duì)降解速率的影響從而初步得出紫外光降解苯酚的最佳條

4、件并研究FENTON試劑協(xié)同降解對(duì)降解速率的影響。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苯酚初始濃度越低降解率越高，在酸性條件下pH在4-5時(shí)降解率比較高，溫度在常溫20-25℃條件下降解效果比較好，加入Fenton試劑協(xié)同降解可以大大提高降解率和縮短降解時(shí)間，降解率從原先的73.9%提高到89.1%。</p><p>　　關(guān)鍵詞：苯酚，紫外光，降解，協(xié)同降解</p><

5、p>　　Preliminary study of Ultraviolet treatment of Phenol Wastewater</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Eliminating or degrading phenolic contmainnats in water was involved not only

6、 with the bioplastie and propagation of hydrophily biology but also with drinking safety of mankind and terraneous animals.So the research of a kind of high efficient treatment technology to treat phenol wastewater is of

7、 great importance to protect our environment.</p><p>　　In the paper,the feasibility and it’s regulation were studied to use ultraviolet catalytic degradation of hydroxybenzene wastewater, Different phenol in

8、itial concentration, temperature, pH value, the time of light on the decomposition rate and the effects of uv degradation was preliminarily studied optimal conditions and FENTON reagent co-treating effect of degradation.

9、</p><p>　　The results of the experiments showed that the lower initial concentration of phenol degradation rate is higher, In acidic conditions (pH4-5) degradation rate is high, in normal temperature (20-25℃

10、) in effect is better, join Fenton reagent co-treating can improve the degradation rate and shorten the degradation of time, the degradation rate is improve from 73.9% to 89.1%.</p><p>　　Keywords: phenol, UV

11、 ,degradation, synergetic-degradation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1緒論1</b></p>

12、<p>　　1.1含酚廢水的性質(zhì)及其危害1</p><p>　　1.2含酚廢水的處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.2.1含酚廢水的物理處理方法2</p><p>　　1.2.2含酚廢水的生化治理方法3</p><p>　　1.2.3 含酚廢水的高級(jí)氧化治理方法5</p><p>　　

13、1.2.4發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　1.3紫外光降解苯酚的機(jī)理6</p><p>　　1.4論文的研究背景與選題思路6</p><p>　　1.4.1研究背景6</p><p>　　1.4.2選題思路和研究方法7</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)部分8</b></p>

14、;<p>　　2.1實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器8</p><p>　　2.2試劑的制備及標(biāo)定8</p><p>　　2.3分析方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容9</p><p>　　2.3.1分析方法9</p><p>　　2.3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容10</p><p>　　2.4標(biāo)準(zhǔn)系列和水樣吸光度的測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制10&l

15、t;/p><p>　　3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論11</p><p>　　3.1苯酚溶液初始濃度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響11</p><p>　　3.2光照時(shí)間對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響12</p><p>　　3.3pH對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響13</p><p>　　3.4溫度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響14<

16、/p><p>　　3.5Fenton試劑協(xié)同紫外光對(duì)降解苯酚溶液的影響14</p><p><b>　　4結(jié)論16</b></p><p><b>　　5總結(jié)與展望17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　致

17、謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨著石油化工、塑料、合成纖維、焦化等工業(yè)的迅速發(fā)展，各種含酚廢水也相應(yīng)增多，由于酚的毒性大，并具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性，而且影響水生生物的生長(zhǎng)和繁殖，污染飲用水水源，因此對(duì)含酚工業(yè)廢水的排放必須有嚴(yán)格的規(guī)定。一般條件下，規(guī)定飲用水含揮發(fā)酚的最高容許濃度為0.001mg/

18、L，水源水體中含揮發(fā)酚的最高容許濃度為0.002mg/L，根據(jù)這種要求，必須對(duì)含酚廢水的產(chǎn)生和己經(jīng)產(chǎn)生的含酚工業(yè)廢水采取有效的處理措施，嚴(yán)格控制排放。因此工業(yè)含酚廢水的處理，已成為工業(yè)廢水方面急待解決的問(wèn)題之一。</p><p>　　酚類(lèi)化合物毒性強(qiáng)，是我國(guó)優(yōu)先控制的污染物之一，同時(shí)也是美國(guó)環(huán)保局列出的129種優(yōu)先控制的污染物之一。含酚廢水主要來(lái)源于焦化、煤氣、煉油和以苯酚或酚醛為原料的化工、制藥等生產(chǎn)過(guò)程，其來(lái)

19、源廣、數(shù)量多、危害大，并被列為重點(diǎn)解決的有毒有害廢水之一。如何經(jīng)濟(jì)而有效地治理含酚廢水，一直是國(guó)內(nèi)外研究的重要課題。在實(shí)際含酚廢水的處理中，通常對(duì)高濃度的含酚廢水，首先應(yīng)考慮將酚加以回收利用，這樣既可減少資源浪費(fèi)，也有利于廢水的深度處理；對(duì)含酚濃度較低、無(wú)回收價(jià)值的廢水或經(jīng)回收處理后仍留有殘余酚的廢水，必須進(jìn)行無(wú)害化處理，做到達(dá)標(biāo)排放，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)含酚廢水處

20、理技術(shù)研究很多，主要集中于生物處理技術(shù)和高級(jí)氧化技術(shù)兩方面，其中紫外光催化降解含酚廢水是比較簡(jiǎn)單容易操作的方法，本課題就是在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下用紫外光降解含酚廢水，并研究不同條件下降解率的變化。</p><p>　　1.1 含酚廢水的性質(zhì)及其危害</p><p>　　苯酚及其衍生物屬芳香族化合物是廢水中常見(jiàn)的一類(lèi)高毒性和難于降解的有機(jī)物[1]。苯酚（phenol）又名石灰酸，相對(duì)分子量為9

21、4.11，密度為1.071，熔點(diǎn)在42-43℃，沸點(diǎn)是182℃。苯酚是無(wú)色或白色晶體，有特殊氣味，溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二氧化硫等溶劑。用于制染料、合成數(shù)值、塑料、合成纖維和農(nóng)藥、水楊酸等。苯酚的制備主要由煤焦油經(jīng)分餾，由苯磺酸經(jīng)堿熔，由氯苯經(jīng)水解，由異丙苯經(jīng)氧化重排，或由甲苯經(jīng)側(cè)鏈氯化和水解而制得。</p><p>　　廢水中酚類(lèi)物質(zhì)主要包括苯酚、甲酚、間苯二酚及其它酚類(lèi)化合物。煤氣與煉焦工業(yè)的煤氣廠(chǎng)、焦

22、化廠(chǎng)、煤煉油廠(chǎng)，石油工業(yè)的煉油廠(chǎng)、頁(yè)巖干餾廠(chǎng)、石油化工廠(chǎng)，木材加工工業(yè)的木材防腐廠(chǎng)、木材干餾廠(chǎng)、木材纖維廠(chǎng)，林產(chǎn)化工，化學(xué)工業(yè)與有機(jī)合成工業(yè)生產(chǎn)合成酚的企業(yè)以用苯酚或其它酚類(lèi)化合物作原料的各種企業(yè)，如生產(chǎn)樹(shù)脂、塑料、合成纖維、染料、醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥、炸藥、玻璃纖維、油漆、消毒劑、浮選劑、化學(xué)試劑的工廠(chǎng)和油脂化工廠(chǎng)等，都會(huì)產(chǎn)生各種含酚廢水[2]。酚類(lèi)化合物是原型質(zhì)毒物，對(duì)一切生活個(gè)體都有毒害作用。酚可通過(guò)皮膚、黏膜的接觸、吸入和經(jīng)口服而侵

23、入人體內(nèi)部。它與細(xì)胞原漿中蛋白質(zhì)接觸時(shí)可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶性蛋白質(zhì)，而使細(xì)胞失去活力；稀酚液可使其變性，而濃酚液甚至能使蛋白質(zhì)凝固。酚還能繼續(xù)向生物體深部滲透，引起生物體深部組織損傷、壞死，直至全身中毒。</p><p>　　1.2 含酚廢水的處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1 含酚廢水的物理處理方法</p><p>　　1.2.1.1 吸

24、附法</p><p>　　吸附法是利用吸附劑的多孔性質(zhì)將廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)吸附，吸附飽和后，再利用堿液、蒸氣或有機(jī)溶劑進(jìn)行解吸脫附。常用的吸附劑為活性炭，其對(duì)高濃度、低濃度含酚廢水都有較好的處理效果?；钚蕴课饺萘看?，但存在解吸困難、解吸物的利用也困難等缺點(diǎn)。</p><p>　　鄒敏[3]選用由H一103大孔樹(shù)脂改性的CHA一101大孔樹(shù)脂， 經(jīng)預(yù)處理后，在pH=4-6， 吸附流速5~7B

25、V/h的最佳吸附條件下，處理苯硝化產(chǎn)生的含酚廢水， 結(jié)果見(jiàn)表1</p><p>　　表1-1 衰吸附前后水質(zhì)對(duì)比</p><p>　　研究表明，采用乙醇可在常溫下解吸，并且解吸率高， 峰形集中，無(wú)拖尾現(xiàn)象。該吸附法與其他處理方法相比工藝流程短，操作簡(jiǎn)便，而且樹(shù)脂可反復(fù)使用。由于大孔樹(shù)脂對(duì)硝基酚類(lèi)化合物有很高的去除率，吸附流出液中主要含硝基甲苯類(lèi)化合物，通過(guò)鐵碳還原成氨基化合物，可生化性得到

26、提高，易于進(jìn)一步生化處理。</p><p>　　1.2.1.2 溶劑萃取法</p><p>　　溶劑萃取法利用難溶于水的萃取劑與廢水進(jìn)行接觸，使廢水中酚類(lèi)物質(zhì)與萃取劑進(jìn)行物理或化學(xué)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)酚類(lèi)物質(zhì)的相轉(zhuǎn)移。但是，溶劑萃取過(guò)程中兩相具有一定程度的互溶性，易造成溶劑損失和二次污染，溶劑再生也對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性產(chǎn)生重要的影響[3]。20 世紀(jì)80 年代King 提出了絡(luò)合萃取法，該法對(duì)酚類(lèi)

27、物質(zhì)的分離具有高效性和高選擇性。其中的固定相絡(luò)合萃取法具有操作范圍廣、容易再生、處理效果好等特點(diǎn)，是一個(gè)具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)、高效、可靠的新技術(shù)。</p><p>　　萃取法的關(guān)鍵是選擇合適的萃取劑, 實(shí)用的萃取劑應(yīng)具備以下條件:</p><p>　　(1)對(duì)酚類(lèi)溶解度大, 即分配系數(shù)大;</p><p><b>　　(2)回收容易;</b><

28、/p><p>　　(3)物理性質(zhì)適宜;</p><p>　　(4)具有化學(xué)穩(wěn)定性;</p><p>　　(5)來(lái)源方便, 價(jià)格低廉, 易于獲得。</p><p>　　余蜀宜[4]用總胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%以上的歧化松香胺,配成松香胺煤油溶液(松香胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)作萃取劑, 在萃取溫度25℃、萃取時(shí)間為40s、油水比為1:7的條件下, 對(duì)某化工廠(chǎng)2

29、10樹(shù)脂生產(chǎn)車(chē)間的含酚廢水進(jìn)行3級(jí)處理。結(jié)果見(jiàn)表2。</p><p>　　萃取液用NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的水溶液反萃,在反萃溫度為50℃, 反萃用堿量與理論用堿量之比為</p><p>　　表1-2 含酚康水蘋(píng)取試驗(yàn)數(shù)據(jù)</p><p>　　有此可知：1:4:1的條件下,經(jīng)2級(jí)反萃取處理后,松香胺的回收率達(dá)99%，酚的回收率達(dá)98%左右。</p>&

30、lt;p>　　戴恒等[5]選用70%煤油一30%磷酸三丁醋為萃取劑萃取含酚12597.19mg/L的廢水，萃取后萃余相含酚濃度僅10.8mg/L，萃取率達(dá)95%以上。用NaOH溶劑進(jìn)行反萃，使萃取液中的酚變?yōu)榉逾c鹽由油相進(jìn)人水相，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明萃取劑回收率98%在以上。</p><p>　　梁舒萍等人[6]采用TBP作為液膜載體， 同時(shí)用能使煤油形成穩(wěn)定膜相的LMS-2作表面活性劑，以42.75%煤油、0.2

31、5%TBP、2%LMS-2.5%石蠟和50%的NaOH溶液制成的油包水型乳濁液為液膜萃取劑，萃取來(lái)自某玻璃鋼廠(chǎng)的含酚100mg/L的廢水， 廢水與萃取劑逆流接觸，酚的去除率達(dá)99%。</p><p>　　1套100萬(wàn)t/a的催化裂化裝置產(chǎn)生的廢水中酚含量為300-1200mg/L，揮發(fā)酚占總量的60%以上。張洪林等人[7,8]以煉油廠(chǎng)的焦化粗煤油為萃取劑，系統(tǒng)考察了該萃取劑對(duì)廢水中酚的萃取性能，篩選的最佳工藝條件

32、為ph=7.0-8.5， 進(jìn)水溫度15℃-40℃，油水體積比1.7-2.1，理論萃取級(jí)數(shù)4~7級(jí)，澄清時(shí)間時(shí)10min時(shí),出水酚濃度為50mg/L，完全符合生化處理的要求。萃取后的焦化粗煤油不解吸，直接進(jìn)行加氫精制，使酚類(lèi)物質(zhì)形成環(huán)烷烴，不影響柴油質(zhì)量。</p><p>　　1.2.2 含酚廢水的生化治理方法</p><p>　　生化法處理量大、處理成本低、無(wú)二次污染，且其硬件設(shè)施和工藝

33、流程均較成熟。在今后較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，生化法將是含酚廢水處理的主要方法。旨在提高生化處理效率的生物處理新工藝、新技術(shù)及生化預(yù)處理技術(shù)的研究將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。</p><p>　　1.2.2.1 固定化微生物技術(shù)</p><p>　　固定化微生物廢水處理技術(shù)是將微生物或生物酶固定在載體上使其高度密集并保持其生物活性功能，在適宜的條件下增殖以滿(mǎn)足應(yīng)用之需的生物技術(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用于廢水處理

34、，有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度，利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需時(shí)間，適用于處理有毒有害物質(zhì)[9]。自1975年海藻酸鹽開(kāi)始應(yīng)用于毒性物質(zhì)的微生物降解以來(lái)，此種固定化方式因其廉價(jià)、實(shí)用以及無(wú)毒于微生物細(xì)胞的特點(diǎn)而具有良好的應(yīng)用前景[10-15]。</p><p>　　KaiChleeLon 等[16]用Pseudomonasputida美國(guó)型寄宿49451 構(gòu)造的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模固相細(xì)胞膜反應(yīng)器處理苯酚，可使質(zhì)

35、量濃度高達(dá)2000～3500 mg/L的苯酚完全降解。Pai等[17]進(jìn)行了固定化微生物填充床在高負(fù)荷運(yùn)行下降解苯酚的研究，結(jié)果表明：與活性炭吸附顆粒相比，海藻酸鈣凝膠包埋顆粒具有更高的苯酚去除速率。Anselmo等[18]研究了用瓊脂、海藻酸鈣、卡拉膠、聚丙烯酰胺和聚氨酯泡沫等載體固定化鐮刀菌Fusarium sp菌絲體，在完全混合反應(yīng)器中降解苯酚，結(jié)果表明：固定細(xì)胞降解酚的速率遠(yuǎn)大于游離細(xì)胞，且固定化細(xì)胞生物產(chǎn)量少。Yang[19]

36、采用三乙酸纖維樹(shù)脂單載體和與海藻酸鈣的復(fù)合載體包埋混合好氧菌處理含酚廢水，與采用同樣載體的表面吸附生物膜法相比較，當(dāng)負(fù)荷COD小于1.3 kg/(m3·d)時(shí)，兩種方法處理效果相差不大，但負(fù)荷較高時(shí)，包埋法固定化細(xì)胞比生物膜法處理效果優(yōu)勢(shì)明顯。Chen[20]采用殼聚糖固定Pseudomonasputida BCRC14349降解苯酚和三氯乙烯時(shí)發(fā)現(xiàn)：因殼聚糖材質(zhì)的限制，較之懸浮微生物降解時(shí)，降解速度減慢，但能忍受更</

37、p><p>　　目前，固定化細(xì)胞技術(shù)還處于研究階段，要投入大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用還面臨許多問(wèn)題。</p><p>　　近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外一直致力于用固定化技術(shù)進(jìn)行廢水生物處理[25].孫艷等人[26,27]從北京焦化廠(chǎng)排放的含酚廢水中分離純化一種降解苯酚的細(xì)菌，經(jīng)馴化后其苯酚耐受能力達(dá)915mg/L，大大高于活性污泥中微生物的苯酚耐受極限。同時(shí)，他們通過(guò)正交試驗(yàn)，確定了最佳操作條件是：</p>

38、;<p>　　(1)濕菌體量50mg/L，</p><p>　　(2)質(zhì)量濃度為8%，</p><p>　　(3)海藻酸鈉質(zhì)量濃度為3%，</p><p>　　(4)鈣化時(shí)間8h。</p><p>　　采用這種固定化技術(shù)在處理含酚廢水時(shí)與游離細(xì)胞相比，最大反應(yīng)速度分別8.3mg/L?h和83.3 mg/L?h， 底物飽和常數(shù)分別

39、為200mg/L和285.7mg/L。由此可見(jiàn)， 固定化細(xì)胞在降解有毒物質(zhì)方面應(yīng)用潛力巨大。</p><p>　　閨海等人[28]對(duì)斜生柵藻進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該藻類(lèi)降解苯酚能力強(qiáng)。在苯酚初始濃度為200mg/L時(shí)，5d 內(nèi)被全部降解，日平均降解速率達(dá)40.0mg/L。在初始濃度為400mg/L下，6d 內(nèi)日平均降解速率為7.5mg/L，降解率11.3%為表明在苯酚高初始濃度下，明顯抑制了斜生柵藻的生長(zhǎng)和藻的降解活性。

40、</p><p>　　1.2.3 含酚廢水的高級(jí)氧化治理方法</p><p>　　高級(jí)氧化技術(shù)可在較短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物氧化降解為CO2、H2O及其它低分子無(wú)機(jī)化合物，具有去除率高、氧化速度快、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也避免了采用生物法處理時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，是當(dāng)前污水處理中研究的另一大熱點(diǎn)。除了改進(jìn)原有工藝外，超臨界技術(shù)[29]、微波技術(shù)[30]、臭氧氧化、輻射技術(shù)、磁技術(shù)等都已開(kāi)始試用于有機(jī)廢水

41、處理的研究。在新興的有機(jī)廢水處理方式中，濕式催化氧化技術(shù)[31,32]、光催化氧化技術(shù)[33 ,34]和電催化氧化技術(shù)[35 ,36]等新工藝都體現(xiàn)出了較優(yōu)的競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　光催化氧化法</b></p><p>　　該方法是以光敏化半導(dǎo)體為催化劑，用紫外光或日光照射來(lái)降解有機(jī)物。當(dāng)半導(dǎo)體吸收的光能高于其禁帶寬度的能量時(shí)，就會(huì)激發(fā)產(chǎn)

42、生自由電子和空穴，再加上水和溶解氧的作用，反應(yīng)生成活性中間離子HO·和O2-，然后與污染物發(fā)生氧化反應(yīng)[34]。光催化氧化法可分為非均相半導(dǎo)體催化氧化法和均相光氧化法兩大類(lèi)。對(duì)前者，研究較多的是TiO2粉末催化劑。TiO2光學(xué)與化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、廉價(jià)易得，一般可使有機(jī)物完全降解。對(duì)于均相光氧化法，F(xiàn)enton 試劑法[37]是在含有亞鐵離子的酸性溶液中投加H2O2試劑，在Fe2+催化劑作用下，產(chǎn)生活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和

43、傳播自由基鏈反應(yīng)。相對(duì)于TiO2法，由于·OH產(chǎn)生更為迅速，能加快有機(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化。光催化氧化法在太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存及高效新型催化劑的制備有著廣闊的研發(fā)前景。該法的主要缺點(diǎn)是處理污染物過(guò)程中一般需采用紫外光；催化劑若懸浮則不易分離，若壓制成形則影響其活性。目前，為增強(qiáng)處理效果，在原有研究的基礎(chǔ)上，研究者多采用復(fù)合工藝對(duì)含酚廢水進(jìn)行降解。Noriaki等[38]將臭氧分別與硅膠載體修飾Al2O3或沸石載體修飾TiO2共軛

44、氧化處理苯酚廢水，處理效</p><p>　　多相光催化氧化法用于水中難降解污染物的去除，是80年代中期發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，具有節(jié)能、高效等優(yōu)勢(shì)[40]。</p><p>　　王怡中等人[41-43]研究了苯酚的光催化氧化反應(yīng)。他們將100mg/L的苯酚與一定量的二氧化欽催化劑置于玻璃光學(xué)反應(yīng)器中。中心光源采用中壓鈉燈。光源周?chē)睦溱逵胁ＡШ褪煞N。用以產(chǎn)生可見(jiàn)光與紫外光。</p&g

45、t;<p>　　研究表明：苯酚的光催化氧化反應(yīng)是直接光解與催化氧化反應(yīng)共存在同一個(gè)體系中，并相互競(jìng)爭(zhēng)兩種反應(yīng)的途徑和產(chǎn)物各不相同催化氧化更有利于有機(jī)物分子的解體。在有機(jī)物分子的降解過(guò)程中，隨著碳鏈的斷裂，毒性必然減少，可生化性提高，符合水處理的要求。提高光催化氧化反應(yīng)速度的方法有適量投加催化劑、提高溶液中氧氣的濃度，同時(shí)適當(dāng)提高光強(qiáng)度及光子的利用率。</p><p>　　1.2.4 發(fā)展趨勢(shì)<

46、;/p><p>　?。?）生化法是一項(xiàng)處理水量大、處理成本低、處理工藝成熟、工程化程度高的技術(shù)，所以在以后的含酚處理技術(shù)中，該法仍將是主要方法之一。為提高生化法的降解效率，生物處理新工藝、新技術(shù)和生化預(yù)處理技術(shù)將是主要研究方向。</p><p>　?。?）今年來(lái)，高級(jí)氧化技術(shù)達(dá)到了迅速地發(fā)展，這類(lèi)技術(shù)的氧化能力強(qiáng)，去除率高，可以在較短的時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物氧化成CO2、H2O及其它分子無(wú)機(jī)物，克服了

47、生物法的缺點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。但要投入實(shí)際應(yīng)用，還需要在如何降解反應(yīng)條件、如何減少處理成本等問(wèn)題作深入研究。</p><p>　?。?）由于含酚廢水的成分復(fù)雜，單純考慮一種方法，往往難以達(dá)到預(yù)期的目的。因此，要考慮幾種技術(shù)的聯(lián)合使用。如將高級(jí)氧化技術(shù)作為預(yù)處理與生物技術(shù)聯(lián)合使用，以達(dá)到高效經(jīng)濟(jì)的目的。這也是國(guó)內(nèi)外對(duì)含酚廢水處理技術(shù)的一個(gè)研究方向。</p><p>　　1.3 紫外光降

48、解苯酚的機(jī)理</p><p>　　溶解于水中的有機(jī)物質(zhì)在紫外光的照射下，不斷產(chǎn)生自由基，過(guò)程如下：</p><p><b>　　RH→H·+R·</b></p><p>　　光化學(xué)反應(yīng)一般通過(guò)羥基自由基來(lái)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解。羥基自由基具有很高的氧化電極電位，是一種很強(qiáng)的氧化劑。在紫外光輻射下水分子失去電子經(jīng)一系列反應(yīng)生成羥基自

49、由基，與溶液中的有機(jī)物反應(yīng)達(dá)到去除有機(jī)物的目的。</p><p>　　此外苯酚本身的光解為：</p><p>　　C6H5O-+hv→C6H5O·+e-qa</p><p>　　除這些自由基以外，水分子在紫外光的照射下，也能夠產(chǎn)生自由基，過(guò)程如下：</p><p><b>　　H2O→H·+O·<

50、;/b></p><p>　　這就使得水中的有機(jī)物質(zhì)不斷地被氧化，最終生成CO2、CH4、H2O等。因此，光降解是自然水體中有機(jī)物的自?xún)敉緩街?。也是紫外光降解水中含酚物質(zhì)的理論依據(jù)。</p><p>　　1.4 論文的研究背景與選題思路</p><p>　　1.4.1 研究背景</p><p>　　我們了解到以苯酚為典型代表的酚類(lèi)

51、化合物不僅當(dāng)時(shí)毒性大，而且對(duì)生物具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性。在世界環(huán)境優(yōu)先污染物的黑名單中，酚類(lèi)化合物比比皆是、赫赫其名。酚類(lèi)化合物一旦污染水體和土壤，必定給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成危害，并嚴(yán)重威脅到人類(lèi)食品及飲用水安全。因此，研究對(duì)水中酚類(lèi)化合物的高效降解或?qū)χM(jìn)行回收利用的實(shí)用技術(shù)，對(duì)保護(hù)環(huán)境和保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有極為重要的意義。酚類(lèi)化合物是工業(yè)廢水中的普遍存在的污染物，其來(lái)源廣、危害大，所以廢水中酚的回收和處理在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域

52、有著重要的意義，并能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。己有的含酚廢水處理技術(shù)存在許多問(wèn)題和缺陷，不能滿(mǎn)足人們的需要，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在尋找一種更有效、經(jīng)濟(jì)、徹底的方法。含酚廢水來(lái)源廣泛，危害性大，如何有效地處理含酚廢水，使其達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是廢水處理中的重要部分。</p><p>　　1.4.2 選題思路和研究方法</p><p>　　光催化技術(shù)作為一種新興水處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，而且此方法操作簡(jiǎn)單易于

53、在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究和驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下通過(guò)控制不同條件：苯酚溶液初始濃度、光照時(shí)間、pH、溫度以及加入Fenton試劑協(xié)調(diào)降解來(lái)研究苯酚的降解率，最后總結(jié)出比較適宜降解苯酚的最佳條件。</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器</p><p>　　苯酚儲(chǔ)備液、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、

54、過(guò)氧化氫、氨水，氫氧化鈉，氯化銨、溴酸鉀、重鉻酸鉀、硫代硫酸鈉、硫酸等均為市售分析純。</p><p>　　紫外光發(fā)射反應(yīng)器（型號(hào)zjjy-gjsy-01）、TU1810-紫外分光光度計(jì)、pHS-2C型數(shù)字酸度計(jì)、電子天平。</p><p>　　2.2 試劑的制備及標(biāo)定</p><p>　　1．溴酸鉀-溴化鉀標(biāo)準(zhǔn)參考溶液（1/6 KBrO3=0.1mol/L）&l

55、t;/p><p>　　稱(chēng)取2.784g溴酸鉀（KBrO3）溶于水中，加入10g溴化鉀(KBr)，使其溶解，移入1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線(xiàn)。</p><p>　　2．重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1/6K2Cr2O7=0.0250mol/L)</p><p>　　稱(chēng)取預(yù)先經(jīng)180℃烘干的重鉻酸鉀0.4458g溶于水，移入1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線(xiàn)。</p>

56、<p>　　3．硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（Na2S2O3·5H2O）≈0.0250mol/L)</p><p>　　（1）稱(chēng)取6.2g硫代硫酸鈉溶于煮沸放冷的水中，加入0.4g碳酸鈉，稀釋至1000mL，臨用前用碘酸鉀溶液標(biāo)定。</p><p><b>　?。?）標(biāo)定。</b></p><p><b>　　4．1%淀

57、粉溶液</b></p><p>　　稱(chēng)取lg可溶性淀粉，用少量水調(diào)成糊狀，加沸水至100mL，冷后置冰箱內(nèi)保存。</p><p>　　5．緩沖溶液（pH約為10）</p><p>　　稱(chēng)取2g氯化銨溶于100mL氨水中，加塞，置冰箱中保存。</p><p>　　注：應(yīng)避免氨揮發(fā)引起pH值的改變，注意在低溫下保存和取用后立即加塞蓋嚴(yán)

58、，并根據(jù)使用情況適量配制。</p><p>　　6．2%（M/V）4-氨基安替比林溶液</p><p>　　稱(chēng)取4-氨基安替比林（C11H13N3O）2g溶于水中，稀釋至100mL，置冰箱保存，可使用一周。</p><p>　　注：固體試劑易潮解、氧化，宜保存在干燥器中。</p><p>　　7．8%（M/V）鐵氰化鉀溶液</p>

59、<p>　　稱(chēng)取8g鐵氰化鉀（K3[Fe(CN)6]）溶于水中，稀釋至l00mL，置冰箱中保存，可使用一周。</p><p><b>　　8．苯酚標(biāo)準(zhǔn)中間液</b></p><p>　　取1mL苯酚貯備液，用水稀釋至100mL，使其濃度為每毫升含0.010mg苯酚，使用時(shí)當(dāng)天配置。</p><p>　　9．硫代硫酸鈉溶液的標(biāo)定&l

60、t;/p><p>　　于250mL碘量瓶中，加入1g碘化鉀、40mL水，再移入25.00mL重鉻酸鉀溶液，再加5mL(1:5)硫酸，加塞，輕輕搖勻，置暗處放置5min，用硫代硫酸鈉溶液滴定至淡黃色，加lmL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色變?yōu)椴菥G色止，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。</p><p>　　按下式計(jì)算硫代硫酸鈉溶液濃度(mol/L)：</p><p>　　C(Na2S2O

61、3.5H2O)=0.0250V/V1</p><p>　　式中：V—移取重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)參考溶液量（mL）；</p><p>　　V1—硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量(mL)；</p><p>　　0.0125—碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)參考溶液濃度（mol/L）。</p><p>　　10．苯酚貯備液的標(biāo)定</p><p>　　吸取10.0

62、0mL酚貯備液于250mL碘量瓶中，再加水90mL，另取一個(gè)碘量瓶，加入100mL水代替苯酚貯備液作空白試驗(yàn)。往兩個(gè)瓶中各加入10.0mL 0.1mol/L溴酸鉀-溴化鉀液，立即加入5mL鹽酸，蓋好瓶塞，輕輕搖勻于暗處放置10min，加入1g碘化鉀，密塞，再輕輕搖勻，放置暗處5min。再各用0.0125mol硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淡黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好退去，記錄各自用量。同時(shí)以水代替苯酚貯備液作空白試驗(yàn)，記

63、錄硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量。</p><p>　　苯酚貯備液濃度由下式計(jì)算：</p><p>　　式中：V1—空自實(shí)驗(yàn)中硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定 溶液用量(mL)；</p><p>　　V2—滴定苯酚貯備液時(shí)，硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量(mL)；</p><p>　　V—取用苯酚貯備液體積(mL)；</p><p>　　C

64、—硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度(mol/L)；</p><p>　　15.68—（1/6C6H5OH）摩爾質(zhì)量(g/mol)。 </p><p>　　2.3 分析方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</p><p>　　2.3.1 分析方法</p><p>　　采用4-氨基安替比林分光光度法測(cè)定苯酚的含量。原理為酚類(lèi)化合物于pH值10.0±0.2介質(zhì)

65、中，在鐵氰化鉀存在下，與4-氨基安替比林反應(yīng),生成橙紅色的吲哚安替比林染料，其水溶液在510nm波長(zhǎng)有最大吸收。用光程長(zhǎng)為20mm比色皿測(cè)量時(shí)，酚的最低檢出濃度為0.1mg/L。且在該峰值時(shí)，水樣吸光度和濃度呈直線(xiàn)關(guān)系。試驗(yàn)選510nm，光解后，水樣中苯酚的降解率可用下式表示：</p><p>　　降解率=(Ao—A)／A。×100％</p><p>　　其中，A?！硎竞訌U水

66、水樣的初始吸光度；</p><p>　　A—表示含酚廢水水樣光催化降解后的吸光度。</p><p>　　2.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</p><p>　　利用紫外光催化降解含酚廢水，研究不同苯酚初始濃度光照時(shí)間、pH、溫度對(duì)降解速率的影響。得出紫外光降解苯酚的最佳條件，并研究Fenton試劑協(xié)同降解對(duì)降解速率的影響及所提高的百分比。</p><p>

67、;　　2.4 標(biāo)準(zhǔn)系列和水樣吸光度的測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制</p><p>　　取8支50mL比色管，分別加入0mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL，7.00mL、10.00mL、12.5mL苯酚標(biāo)準(zhǔn)中間液，加水至50mL標(biāo)線(xiàn)。再取一支50mL比色管，加5mL水樣，加水至50mL標(biāo)線(xiàn)。往以上各管加入0.5m緩沖溶液，混勻，此時(shí)pH值為l0.0±0.2，加4-氨基安替比林溶液各1.

68、0mL，混勻，再加l.0mL鐵氰化鉀溶液，充分混勻后，放置l0mim立即于510nm波長(zhǎng)，用1cm比色皿，以水為參比，測(cè)量吸光度，經(jīng)空白校正后，繪制吸光度對(duì)苯酚含量（mg）的校準(zhǔn)曲線(xiàn)。</p><p>　　以標(biāo)準(zhǔn)系列數(shù)據(jù)繪制吸光度對(duì)苯酚含量(mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2-1，然后由水樣吸光度計(jì)算水樣含酚量。</p><p>　　圖2-1 苯酚吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)</p><p&

69、gt;　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論</p><p>　　3.1 苯酚溶液初始濃度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響 </p><p>　　取濃度為分別為100，200，250，300，350，400mg/L的苯酚溶液（同時(shí)做2個(gè)平行樣），放入紫外光發(fā)射反應(yīng)器(型號(hào)zjjy-gjsy-01)，各反應(yīng)1小時(shí)，稀釋10倍后測(cè)其反應(yīng)前后的吸光度（下同），記錄數(shù)據(jù)如下表3-1，并繪制成圖3-1。</p&

70、gt;<p>　　表3-1 苯酚溶液初始濃度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　圖3-1苯酚溶液初始濃度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　由表圖3-1可知，隨著初始溶液濃度的上升，紫外光降解的效率越來(lái)越小，所以后面的實(shí)驗(yàn)采用的初始溶液的濃度定為100mg/L。也可以看出我們?cè)谔幚砗訌U水的時(shí)候可以先把廢水稀釋適當(dāng)?shù)谋稊?shù)然后降解效果會(huì)更好。</p

71、><p>　　3.2 光照時(shí)間對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　取200mL濃度為100mg/L的苯酚溶液(同時(shí)做2個(gè)平行樣)，放入紫外光發(fā)射反應(yīng)器(型號(hào)zjjy-gjsy-01)，進(jìn)行反應(yīng)，然后分別在15、30、45，60、75、90分鐘時(shí)取出溶液，測(cè)其吸光度記錄數(shù)據(jù)如下表3-2，并繪制成圖3-2。</p><p>　　表3-2 光照時(shí)間對(duì)紫外光降解苯

72、酚溶液的影響</p><p>　　圖3-2光照時(shí)間對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　由表3-2和圖3-2可知，隨著時(shí)間的進(jìn)行紫外光降解苯酚溶液的分解率在逐漸的提高，然后在60-90分這段時(shí)間分解率變化很小上升幅度幾乎為0，可以得出在反應(yīng)1小時(shí)后，苯酚的降解率已達(dá)到穩(wěn)定，所以在后面的實(shí)驗(yàn)中采用的反應(yīng)時(shí)間均選1小時(shí)。</p><p>　　3.3 pH對(duì)紫

73、外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　取200mL濃度為100mg/L的苯酚溶液(同時(shí)做2個(gè)平行樣)，通過(guò)配制的HCl和NaOH溶液和pHS-2C型數(shù)字酸度計(jì)，調(diào)節(jié)樣品的pH值分別為2、4、6、8、10、12，然后放入紫外光發(fā)射反應(yīng)器(型號(hào)zjjy-gjsy-01)。各反應(yīng)1小時(shí)，測(cè)其反應(yīng)前后的吸光度，記錄數(shù)據(jù)如下表3-3，并繪制成圖3-3。</p><p>　　表3-3 pH對(duì)紫外

74、光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　圖3-3 pH對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　由表3-3和圖3-3可知,pH值對(duì)紫外光降解苯酚有一定的影響，在酸性條件下降解的效果較好，然后隨著pH偏向堿性降解的效果明顯下降，最佳的降解條件是在pH為4-5之間。然后隨著pH升高降解率下降，所以我們?cè)谔幚砗訌U水的時(shí)候最好把廢水的pH值調(diào)節(jié)在酸性條件。</p><

75、p>　　3.4 溫度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　取200mL濃度為100mg/L的苯酚溶液(同時(shí)做2個(gè)平行樣)，然后放入紫外光發(fā)射反應(yīng)器(型號(hào)zjjy-gjsy-01)。分別溫度設(shè)置為10、15、20、25、30，35℃，各反應(yīng)1小時(shí)，測(cè)其反應(yīng)前后的吸光度，記錄數(shù)據(jù)如下表3-4，并繪制成圖3-4。</p><p>　　表3-4溫度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響<

76、;/p><p>　　圖3-4溫度對(duì)紫外光降解苯酚溶液的影響</p><p>　　由表3-4圖3-4可知，在溫度為25℃左右的時(shí)候紫外光降解苯酚的效率最高，然后隨著溫度的上升和提高分解率都下降，特別是在低溫的情況下分解率下降幅度較大，所以在后面的實(shí)驗(yàn)中都把溫度設(shè)置在25℃，在我們處理含酚廢水的時(shí)候也要把溫度控制在20-30℃范圍，更能達(dá)到理想的效果。</p><p>　　

77、3.5 Fenton試劑協(xié)同紫外光對(duì)降解苯酚溶液的影響</p><p>　　取200mL濃度為100mg/L的苯酚溶液(每次取2份一份為平行樣)，并添加適量Fenton試劑[m(H2O2)：m(Fe2+)=[15：1]放入紫外光發(fā)射反應(yīng)器(型號(hào)zjjy-gjsy-01)，各反應(yīng)1小時(shí)，然后分別在15、30、45、60、75，90分鐘時(shí)取出溶液，測(cè)其吸光度，記錄數(shù)據(jù)如下表3-5，并繪制成圖3-5。</p&g

78、t;<p>　　表3-5 Fenton試劑協(xié)同紫外光對(duì)降解苯酚溶液的影響</p><p>　　圖3-5 Fenton試劑協(xié)同紫外光對(duì)降解苯酚溶液的影響</p><p>　　由圖3-5和圖3-5比較可知，添加了Fenton試劑后，降解苯酚溶液的速度和分解率明顯提高，在反應(yīng)15分后分解率已經(jīng)達(dá)到80%，在反應(yīng)60分鐘時(shí)達(dá)到將近90%，比原先15分時(shí)降解率31.9%和反應(yīng)結(jié)束74.

79、9%都有大幅度提升，所以利用Fenton試劑協(xié)同紫外光降解苯酚溶液能大大提高降解效率，這在處理含酚廢水時(shí)是相當(dāng)有利的。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　（1）初始濃度越大，紫外光降解苯酚的降解率越低，所以在處理含酚廢水時(shí)，我們可以先把廢水稀釋然后在處理。</p><p>　?。?）紫外光降解苯酚是在一定時(shí)間后

80、就到達(dá)飽和也就是一個(gè)最高降解率，不是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而降解率達(dá)到100%，所以我們?cè)谔幚砗訌U水時(shí)要控制好時(shí)間這樣可以節(jié)約時(shí)間和節(jié)省能源的消耗?？赡苓_(dá)到飽和值繼續(xù)降解分解率反而降低。</p><p>　?。?）在酸性條件下紫外光降解苯酚的效果比較好，在堿性條件下降解效果比較差，因?yàn)楸椒尤芤罕旧沓仕嵝裕晕覀冊(cè)谌コ龔U水中的苯酚時(shí)要把廢水的pH調(diào)節(jié)在酸性條件下。</p><p>　　（4）紫外

81、光降解苯酚在常溫（25℃左右）下效果最佳，隨著溫度的上升和下降降解率都會(huì)下降，特別是在低溫條件下降解效果比較差。所以在處理含酚廢水時(shí)也要注意控制溫度條件。</p><p>　　（5）實(shí)驗(yàn)中協(xié)同降解以后原先60分達(dá)到飽和值，現(xiàn)在只要15分基本達(dá)到飽和值，而且把降解率從73.9%提高到將近90%?？芍砑覨enton試劑使其與紫外光形成協(xié)同降解來(lái)處理含酚廢水可以大大縮短分解率到達(dá)飽和值的時(shí)間并且大大提高降解率，所以協(xié)

82、同的，多元的降解方法將大大改善和提高處理含酚廢水的能力，應(yīng)積極運(yùn)用和大力推廣。</p><p><b>　　5 總結(jié)與展望</b></p><p>　　本文研究了在實(shí)驗(yàn)室條件下幾個(gè)條件對(duì)紫外光降解含酚廢水的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是令人滿(mǎn)意的，但由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室條件的限制，對(duì)紫外光催化降解含酚廢水只做了簡(jiǎn)單初步的研究，要把其廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，還需要更多更深入的研究?，F(xiàn)

83、如今降解含酚廢水的方法越來(lái)越多，方法也越來(lái)越全面、高效，多種方法協(xié)同降解已成為現(xiàn)如今人們研究的重點(diǎn)，多元的降解方法其高效性已得到人們的認(rèn)同。隨著人們研究的深入和技術(shù)的不斷發(fā)展，在處理含酚廢水方面也將會(huì)日新月異。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]于萍,姚琳,羅運(yùn)柏.高濃度含酚廢水處理的新工藝[J].工業(yè)水處理,2002,22(9)

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