微波強化處理二甲亞砜生產廢水工藝及機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、二甲亞砜(DMSO)作為溶劑或中間體在醫(yī)藥、化工、電子等領域應用廣泛,但二甲亞砜生產廢水中殘留的二甲亞砜在自然水體中易產生硫化氫、硫醚等有毒物質,而且難以用生物法處理;另一方面,二甲亞砜生產中氧化工藝段產生的高濃度亞硝酸鹽廢水毒性很強,采用生物法或常規(guī)物化方法均難以有效處理。針對二甲亞砜生產廢水處理中存在的以上技術難題,本文將微波技術分別與催化濕式氧化工藝、Fenton氧化工藝和化學還原工藝相結合,利用微波高效、快速等技術特點,建立了三

2、種微波強化水處理工藝并用于對二甲亞砜和亞硝酸鹽的處理,均取得理想效果。
  首先以硝酸活化后的顆?;钚蕴浚℅AC)作為載體,以銅作為活性組分,稀土元素鈰作為助劑組分,采用分層浸漬焙燒法制備了 CuOx-CeOy/GAC催化劑。結構分析結果表明,活性組分銅在催化劑表面主要是以 Cu2O和單質的形式存在,變價的過渡金屬元素和單質對微波能具有更好的吸收作用,可以強化催化濕式氧化反應。在催化劑表面,鈰以 CeO2、Ce2O3和CeO的形態(tài)

3、共存,而且鈰的加入無論在體相中和表面上均提高了銅元素的含量,其中鈰在催化劑中的含量為0.56%,銅的含量為10.81%,助劑鈰的加入還明顯提高了催化劑表面活性組分的分散性,使晶粒粒徑減小,增加了催化劑表面的活性點位,并使催化劑表面活性組分與載體結合的程度增強,使其穩(wěn)定性和使用壽命得到顯著提高。采用制備的CuOx-CeOy/GAC催化劑,建立了微波強化催化濕式氧化工藝對二甲亞砜進行處理。該工藝用于處理初始濃度為1000mg/L的二甲亞砜配

4、水,可在pH值3~9范圍內,反應3min后達到85%以上的二甲亞砜去除率,TOC去除率為24.4%。
  對微波強化催化濕式氧化處理二甲亞砜的作用機制進行了探索研究,采用分子熒光光譜法測定了反應體系中羥基自由基(·OH)的生成量,通過對比證明CuOx-CeOy/GAC催化劑的加入對對體系中·OH自由基的生成量有明顯促進作用;微波輻照、催化劑和氧化劑三者間存在協(xié)同效應,可大大提高 H2O2氧化體系內·OH的生成量,從而增強對廢水中二

5、甲亞砜的去除效率。
  研究開發(fā)了微波強化 Fenton氧化處理二甲亞砜工藝。針對100mL初始濃度為1000mg/L的二甲亞砜配水,獲得最佳工藝參數(shù)為:H2O2投加濃度450mg/L,H2O2與Fe2+摩爾比2,在微波功率100W條件下輻照5min,pH值在2~7范圍時,對二甲亞砜的去除率可達95%以上,10min內 TOC去除率為46.3%?;陟o態(tài)實驗結果,設計了微波強化 Fenton氧化動態(tài)工藝系統(tǒng),實現(xiàn)了含二甲亞砜廢水在

6、連續(xù)流條件下的高效處理。對于2L初始濃度為1000mg/L的二甲亞砜配水,最佳處理條件為:H2O2投加濃度為350~400mg/L,循環(huán)系統(tǒng)溫度50~60℃、循環(huán)完成時間為8~10min和曝氣速率5~20L/h,二甲亞砜的去除率可達99%以上。
  表觀動力學研究結果證明,微波的“非熱效應”使其對 Fenton氧化體系的強化作用要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水浴加熱方式。根據二甲亞砜主要降解產物的濃度變化和TOC測定結果,在相同 Fenton試劑

7、投加量條件下,相比于傳統(tǒng)常溫攪拌條件下的Fenton氧化工藝,微波強化Fenton氧化工藝不僅可以大大縮短二甲亞砜的降解反應時間,而且對其中難降解的中間產物具有更高的氧化效率,從而獲得更高的礦化度。
  針對二甲亞砜生產中氧化工藝段產生的高濃度亞硝酸鹽廢水,本文采用氨基磺酸作為還原藥劑,建立了微波強化化學還原處理工藝。設計了微波強化化學還原連續(xù)流工藝系統(tǒng),針對實際廢水進行工程調試,在最佳工藝參數(shù)條件下亞硝酸鹽去除率可達90%以上。

8、研究表明,微波強化化學還原連續(xù)流工藝可節(jié)省藥劑25%,系統(tǒng)水力停留時間由3h縮短至0.5h,噸水處理成本可節(jié)省近45%。原廢水經處理后,絕大部分亞硝酸鹽被還原生成無毒無害的N2而得到去除,同時其它反應產物均為一些無毒的無機化合物,廢水中亞硝酸鹽經處理控制在較低濃度后,毒性大大降低,可進一步采用生物法進行脫氮處理。
  本文將微波技術分別與催化濕式氧化工藝、Fenton氧化工藝和化學還原工藝相結合,對傳統(tǒng)的高級氧化工藝和化學還原技術

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