Fenton氧化法处理DMF废水及其技术优化

作     者：邬莎娜 

作者单位：华东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘勇弟;丁伟

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：Fenton氧化 DMF废水 非均相催化剂 过硫酸盐热活化 铁泥回收 

摘      要：本文根据山东某化工公司的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)废水水质配制模拟废水,采用Fenton氧化法进行处理,考察处理效果并优化其反应条件,探究废水中阴离子对反应的影响。同时,针对Fenton氧化反应中存在药剂投加量大、pH范围窄、铁泥量大、阴离子影响大等四大问题,通过改变氧化剂种类、采用非均相催化剂、回用铁泥等三种方式进行改进。采用Fenton氧化法处理1000mg/L的DMF废水(COD=900mg/L),能够保证出水CODn(HO):n(Fe)ph反应时间:通过单因素实验得到Fenton氧化法处理DMF废水的最佳反应条件为:pH=2.0,n(H0):n(Fe)=3:1,30%H2O2的投加量为40mL/L(即16.5gHO/g△COD),反应时间为 2.5h。阴离子影响实验结果表明:Cl-对Fenton氧化法处理DMF废水有着十分强的抑制作用,1g/L就会使出水COD由90mg/L上升到250mg/L,但其负面影响能够通过增加双氧水投加量的方式进行消除,可以根据关系式30%HO(mL/L)=0.1451Cl-(mg/L)+27.876估算双氧水的投加量,经实际废水验证该式可行:S0-对Fenton氧化反应的处理效果影响十分小,甚至有着一定的促进作用:低浓度时(S0-10g/L)出水水质反而有一定的提升,COD去除率提高。实际废水中阴离子的存在使其处理成本增长为模拟废水的3倍。采用过硫酸盐热活化法处理DMF废水,可以在源头上解决铁泥和反应pH的问题。结果表明,该法能够很好地降解DMF,其最佳反应条件为:S0-投加量=17g/L,反应温度=70℃,反应初始pH任选(选用原水pH即可),反应时间3h,在该条件下能够保证出水COD100mg/L,达标排放。该体系对于Cl-的耐受程度较之Fenton氧化体系扩大了 100倍,且处理的药剂成本可降低至Fenton氧化体系的三分之一。采用离子交换树脂、活性炭、玻璃珠、分子筛和石英砂等五种材料来制备含铁非均相催化剂,并应用于Fenton氧化法处理DMF废水,研究表明这五种材料均不适用:离子交换树脂在处理过程中,树脂本身会被降解;活性炭对DMF废水有一定的处理效果,但存在出水色度高、反应速度慢、载体成本高的问题;玻璃珠、分子筛和石英砂对于DMF废水处理基本没有作用。通过酸溶还原法(硫酸酸溶+铁粉还原)能够实现铁泥的回用,回用两次后依旧能够保证出水达标,其铁泥排放量能够减少60%。经过单因素实验可以得到,该体系的最佳酸溶初始pH=1.5,酸溶后的铁泥需经过过滤排泥步骤才进入回用阶段,其最佳铁粉投加量为0.75g/L。经回用后,成本可降低至原有体系的二分之一。