非均相UV-Fenton處理氯酚廢水的研究.pdf

1、氯酚類污染物(CPs)是一類典型的難降解有機(jī)污染物，具有較強(qiáng)的殺菌活性、生物毒性及“三致”效應(yīng)，且可通過食物鏈在生物體內(nèi)累積，嚴(yán)重威脅著人類健康和生態(tài)環(huán)境。針對CPs造成的一系列問題，許多國家已將其列入優(yōu)先控制污染物名單，由于CPs有較強(qiáng)的生物毒性和抗降解的穩(wěn)定性，單純采用物化、生化技術(shù)往往無法高效、徹底降解。進(jìn)年來，高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)因具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)速率快、選擇性小、適用范圍廣、很少有二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為處理難降解有機(jī)廢水

2、的研究重點(diǎn)，而其中以光催化與Fenton技術(shù)的研究最為廣泛。本論文采用光催化與Fenton技術(shù)結(jié)合的方式（非均相UV-Fenton技術(shù)）對含氯酚廢水進(jìn)行處理研究，以期為該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本論文采用吸附相反應(yīng)技術(shù)制備了納米復(fù)合非均相催化劑，考察了制備過程各影響因素對催化劑形態(tài)及性能方面的影響，并對制備的催化劑進(jìn)行了分析表征。
　　制備出的納米Fe-Cu復(fù)合非均相催化劑中鐵的形態(tài)為α-Fe2O3和γ-Fe

3、2O3的混合物，銅的形態(tài)為CuO;催化劑的粒徑在10nm以內(nèi)，且均勻性、分散性、穩(wěn)定性好，具有良好的光敏性和催化活性;催化劑中Si、Fe、Cu的分子量比例約為80.4∶12∶7.6。
　　論文以2，4-DCP為模擬物研究了初始pH值、H2O2投加量、催化劑投加量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、2，4-DCP初始濃度、催化劑穩(wěn)定性等因素對非均相UV-Fenton降解2，4-DCP的影響。結(jié)果表明制備的非均相催化劑催化性能良好，可顯著拓展適用p

4、H值范圍，并具有較好的穩(wěn)定性，多次重復(fù)使用仍可保持較好的催化效果。H2O2作為反應(yīng)的氧化劑，適當(dāng)增加其投加量會(huì)提高系統(tǒng)的去除率，但其同時(shí)也是·OH的清除劑，過量投加不僅消耗產(chǎn)生的·OH，也使自身無效分解，降低了的利用率，導(dǎo)致氧化效果不升反降。溫度對非均相UV-Fenton影響較小，但溫度過高會(huì)導(dǎo)致H2O2無效分解。
　　論文對非均相UV-Fenton技術(shù)處理含氯酚類物質(zhì)的造紙中段廢水進(jìn)行了研究，并與均相Fenton技術(shù)處理該廢水進(jìn)

5、行了對比。結(jié)果表明非均相UV-Fenton與均相Fenton技術(shù)都可對該廢水中難降解有機(jī)物污染物進(jìn)行有效處理，H2O2投加量在0.5Qth時(shí)出水可達(dá)到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2008)要求。與均相催化相比，非均相催化可顯著拓展適用pH值范圍，同時(shí)大大減少鐵泥的產(chǎn)生量。對廢水中的有機(jī)污染物分別按照有機(jī)物特性和分子量進(jìn)行分類，對比研究了兩種工藝對各類有機(jī)物去除效果，結(jié)果表明，均相Fenton因具有混凝作用，對廢水中疏水酸及分子量大于

6、10K的有機(jī)物處理效果優(yōu)于其他類，而非均相UV-Fenton對各類有機(jī)物去除較平均;兩種工藝對UV254去除率都較CODCr高，說明兩種工藝都優(yōu)先氧化在紫外光254nm處有吸收的物質(zhì);研究發(fā)現(xiàn)在對廢水處理過程中存在疏水物質(zhì)經(jīng)降解向親水物質(zhì)轉(zhuǎn)化、大分子量經(jīng)降解向小分子量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。
　　本論文研究了不同反應(yīng)體系對模擬廢水中2，4-DCP和CODCr的去除效果，得出紫外與非均相芬頓聯(lián)合后去除率遠(yuǎn)大于二者的簡單加和，可見兩者之間存在協(xié)同

7、降解作用。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程·OH的生成量始終保持在較高水平，生成速率遵循零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(K·OH=0.059);通過對反應(yīng)過程pH值的監(jiān)測驗(yàn)證了反應(yīng)過程中間產(chǎn)物有機(jī)酸的生成。對反應(yīng)過程氯離子、中間產(chǎn)物GC-MS及HPLC分析推測出2，4-DCP在非均相UV-Fenton下降解的途徑和歷程。
　　根據(jù)自由基理論對非均相UV-Fenton降解2，4-DCP過程表觀動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，建立了H2O2消耗及2，4-DCP降解的動(dòng)力學(xué)模型，并

8、由曲線擬合解得相應(yīng)參數(shù)進(jìn)而得出動(dòng)力學(xué)模型，最后通過將實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與動(dòng)力學(xué)模型曲線對比來驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型的適用性。動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)是以自由基機(jī)理為基礎(chǔ)的，模型曲線吻合度較好也進(jìn)一步說明了自由基理論符合非均相UV-Fenton反應(yīng)機(jī)理。得出的H2O2消耗和2，4-DCP降解的動(dòng)力學(xué)模型方程，分別為:66.27×ln[H2O2]0/[H2O2]+（[H2O2]0-[H2O2]）=1.22t1.92× ln[2,4-DCP]0/[2，4-DCP]