37200字硕士毕业论文高级氧化法处理甲苯二胺工业废水的分析
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：37200字
论点：吸附,试剂,废水
论文概述：
在课题进行中，探寻了影响经典Fenton试剂法的一系列反应条件，包括pH影响，双氧水以及亚铁含量的影响，温度的影响等等，寻找出最佳反应条件。此外，研究了反应的动力学和机理，为以后的
论文正文：
第一章前言
1.1[项目的背景和意义/br/]工业废水中的有机物种类繁多且复杂，往往难以取得良好的处理效果。特别是一些有机化学毒物的处理，如苯酚、苯、硝基、胺、有机农药、多氯联苯、多环芳烃等。在节能减排和绿色化学要求越来越高的今天，如何处理水中的这些有害物质以达到排放标准，从而减少对环境的危害已经成为一个热门的研究方向。甲苯二胺在室温下为浅黄色固体，长期储存或暴露于空后会变成深紫色或黑色。TnA主要用作合成甲苯二异氰酸酯和聚醚引发剂的原料，也可用作环氧树脂和染料中间体的固化剂。同时，也可以合成聚氨酯弹性体和环氧树脂用芳香族二胺固化剂，如二甲基硫代甲苯二胺DMTDA和二乙基甲苯二胺DETDA。以TDA为原料合成的甲苯二异氰酸酯可用于制备聚氨酯和大环冠醚化合物、蛋白质共价交联剂和固定在塑料表面的抗体，用于放射免疫分析。以TDA为引发剂合成的聚醚多元醇可以生成均匀细小的泡沫，提高泡沫的隔热性能和低温尺寸性能。TDA是一种有毒的有机污染物，难以降解，毒性很强。由于其强毒性和特殊的化学性质，在处理含有这类物质的废水的实际工程中，通常难以通过常规的物理或生物处理方法获得令人满意的去除效果。物理方法I3]主要是将有害物质从一个阶段转移到另一个阶段，不能从根本上进行治疗，TDA的物理治疗效果达不到预期目标。生物处理方法是通过生物体的新陈代谢来转化和稳定废水中的污染物。然而，TDA极强的生物毒性使得其实际治疗极其困难。因此，要改进甲苯二胺废水的处理方法，必须从化学方法入手。高级氧化法在处理这种有机物方面具有明显优势，尤其是芬顿试剂处理法。1894年，芬顿首次发现有机物质可以在由HZo:和FeZ 10组成的混合溶液中快速氧化，并将这种混合体系称为标准芬顿试剂。标准芬顿试剂自问世以来，得到了广泛的研究和应用。后来发现，这种混合体系的强氧化风险是由于Fe2+的存在，Fe2+有利于H2O:Ho是由分解产生的？正因为如此。
本项目先后采用了多种高级氧化方法处理TDA，包括均相芬顿法、活性炭吸附法、非均相芬顿法和光催化氧化法。分别考察了处理效果，优化了反应条件。在此基础上，提出了各种处理方法的机理和动力学模型，以指导实际的工业处理。H202反应生成的血红素呢？然后它充当氧化。实验证明芬顿试剂能产生血红素？它具有很强的氧化性，能侵蚀有机物的分子结构，然后氧化降解有机物，甚至完全矿化。芬顿试剂能有效快速降解TDA，与其他各种处理方法配合使用，TDA废水的含量可控制在标准范围内。然而，尽管均相芬顿法在使用中可以达到很好的处理效果，但它也产生了大量的铁泥污染。由于所用的铁溶解在待处理的废水中很难去除，造成二次污染，不能直接排放。因此，产生了非均相芬顿过程。在这种方法中，铁离子固定在载体上，并与过氧化氢反应生成自由基。该方法不会对待处理水体造成二次铁污染，处理后的污水可以直接排放。
由于非均相芬顿法需要合适的载体来固定铁离子，载体的选择也非常重要。在本课题中，我们选择活性炭作为铁的载体。活性炭是黑色粉末或粒状无定形碳。结构上，由于含有大量微孔，比表面积大，可以通过吸附有效去除废水的色度和气味，并可以去除二级出水的大部分有机污染物和一些无机物，以及一些有毒重金属L刀。一方面，活性炭可以作为固定铁的载体；另一方面，它也可以利用自己的吸附作用去除废水中的有机物。光催化氧化处理有机废水是近年来的研究热点。因为它能耗低，成本低，可重复使用。当光催化剂被紫外光激发时，它产生光生电子和光生空空穴，然后分解水和氧产生自由基，攻击有机物，达到降解的效果。本课题旨在利用标准芬顿试验法等多种高级氧化技术以及非均相芬顿试剂法、紫外-芬顿试剂组合法等类芬顿法处理含TDA废水。目的是在快速、绿色、节能的基础上，使TDA污水达到污水排放标准，减少其对环境的破坏。在项目实施过程中，探索了一系列影响经典芬顿试剂法的反应条件，包括酸碱度、过氧化氢和亚铁含量、温度等，并找到了最佳反应条件。此外，对反应的动力学和机理进行了研究，为今后的工业处理奠定了基础。
第二章文献综述
2.1工业废水中的有机物
2.1.1工业废水中的有机物
工业废水是工业生产中使用过的、被工业材料污染且无回收价值的水，质量不符合生产工艺要求，必须从生产系统中排出。由于生产类型、生产工艺和所用原材料的不同，工业废水的质量也各不相同。一些经过少量处理后可以重复使用，但是使用过程中被严重污染的大部分水是危险的。有些含有大量有机物质，有些含有氰化物、汞和铅等有毒物质，有些含有放射性物质，还有一些感官特性非常差，如颜色、味道和泡沫。这种污水也被称为生产污水，在排入自然水体、灌溉农田或重复使用之前需要进行处理。工业废水对环境的污染危害及应采取的预防措施取决于工业废水的特点。污染物的类型、性质和浓度。工业废水的质量特征不仅因水的类型而异，而且因时间和地点而异。工业废水排放量大，成分复杂，污染严重。废水中的有机化学毒物主要指合成有机物，如苯酚、苯、硝基、胺类、有机农药、多氯联苯、多环芳烃、合成洗涤剂等。这些物质毒性很强。例如，多氯联苯和多环芳烃都是亲脂性的，可溶于脂肪和油，是致癌物质。另一个例子是有机氯农药，它具有良好的化学稳定性，在自然界中的半衰期超过十年，并通过食物链在人体中富集，从而严重危害人类健康。如果滴滴涕集中在鱼脂肪中，其浓度可能是水的12，500倍。
第3章芬顿试剂处理TDA废水...................24-46
3.1实验原料和试剂……24
3.2实验设备……24-25
3.3实验设备和步骤……25-26[/溴/] 3.4样本分析……26-30[/溴/]3.5 H2O 2对TDA摩尔比的影响……30-34[/溴/]3.6 Fe2+与H2O 2摩尔比的影响……34-36[/溴/] 3.7温度测试……36-38[/比尔/] 3.8酸碱度……38-42
3.9芬顿试剂处理TDA废水的动力学研究……42-44[/溴/] 3.10反应机制……44-45 [/BR/] 3.11本章概述……45-46
第四章活性炭吸附技术处理TDA废水……46-73[/溴/] 4.1实验原料和试剂……46
4.2实验设备……46[/比尔/] 4.3实验设备和步骤……46-47[/溴/] 4.4间歇反应器中活性炭对TDA的吸附……47-48[/溴/] 4.5吸附等温方程……48-52
4.6吸附动力学……52-56
4.7吸附热力学……56-59
4.8活性炭在固定床反应器中对TDA的吸附……59-64
4.9活性炭改性……64-71
4.10本章小节……71-73
第五章铁/碳-芬顿试剂处理TDA废水……73-85
5.1实验材料和试剂……73
5.2实验设备……73
5.3实验设备和步骤……73-74
5.4 H2O 2进料浓度对……74-76[/溴/] 5.5反应温度对……76-77[/溴/] 5.6铁/碳催化剂浓度对……77-79
5.7酸碱度影响……79-80 [/BR/] 5.8非均相芬顿试剂处理TDA废水……80-84
5.9小节……本章第84-85节
结论
本文研究了各种高级氧化方法对TDA的处理效果和动力学机理，包括均相芬顿法、活性炭吸附法、非均相芬顿法和光催化氧化法。得出以下结论:采用均相芬顿试剂高级氧化法，采用半间歇反应器，HZO和费索处理
(1)TDA废水；通过滴加将其加入反应器。分别考察了HZo:TDA摩尔比、FeZ+与HZo摩尔比、温度、酸碱度等条件对TDA降解率、去除率和化学需氧量去除率的影响。在优化的实验条件下，TDA去除率为99.89%，化学需氧量去除率为80.10%。一级动力学模型用于描述反应过程，HO？TDA的浓度在反应过程中保持不变。建立了芬顿试剂氧化TDA的伪一级动力学模型，得到了不同实验条件下的伪一级动力学表观速率常数kap。恒定浓度的理论计算在最佳实验条件下获得TDA和HO？反应的固有速率常数ki范围是，在TDA处理中，铁的再循环能力导致铁的量比其他有机物略少。
(2) TDA废水采用活性炭吸附处理，处理效果好，吸附过程在50分钟内达到平衡。用朗缪尔吸附等温线和弗伦德里奇吸附等温线分别拟合了TDA的吸附过程。结果表明，朗缪尔等温线拟合良好，证明这是一个单分子吸附过程。同时，单层最大吸附量qm和朗缪尔模型参数B随温度的升高而降低，表明吸附容量随温度的升高而降低，符合一般物理吸附过程的特征。采用准一级和准二级动力学模型拟合TDA吸附过程。结果表明，准二级动力学模型很好地拟合了TDA吸附过程。这表明伪二阶动力学模型能够很好地描述吸附过程。此外，假二级吸附速率常数肠随着TDA初始浓度的增加而减小，表明吸附速率随着吸附质初始浓度的增加而减小。计算了吸附过程的热力学参数，吉布斯自由能△G为负值，表明TDA在活性炭表面的吸附过程是一个自发过程，自由能随温度的升高而降低，表明温度升高，自发过程的能力降低。负焙烧值表示吸附过程是放热的，而负办公值表示活性炭表面的无序程度随着吸附过程的进行而降低，这也符合一般物理吸附过程的特征。
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