Fe～(3+)/Cu～(2+)/H2O2体系对染料废水和垃圾渗滤液的氧化降解研究

作     者：杨佘维 

作者单位：湖南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：铁柏清

授予年度：2007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：3d金属离子 Fe3+/Cu2+/H2O2体系 羟基自由基 染料废水 垃圾渗滤液 

摘      要：首先归纳、分析并评价了对国内外有毒难降自翠有机废水的各种处理技术和方法：然后重点分析3d轨道过渡离子的催化性能和Fe／Cu／HO体系处理有毒难降解有机废水的可行性，分别以模拟染料废水和垃圾渗滤液为研究对象，试验探讨了七种3d金属离子和Fe／Cu／HO体系氧化法的影响因子及其作用、氧化降解动力学和催化作用机理。 通过实验确定了七种3d轨道过渡金属离子的催化性能大小为：FeCuCoMnCrNiZn。通过对pH、氧化剂用量、金属离子浓度、温度的影响研究，在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型和二级动力学模型，通过一级动力学模型求得各个金属离子的表观活化能，从活化能的大小得出受温度影响大小的顺序为：CrMnCoCuNiZnFe。同时对三种不同的复合催化体系Fe／Cu、Fe／Co、Fe／Mn的催化能力进行了研究，得出了三种体系的降解效率和耐冲击性的顺序为：Fe／CuFe／CoFe／Mn，Fe／Cu在实际中的应用价值为三种复合体系中最大。 用Fe／HO、Cu／HO、Fe／Cu／HO催化氧化工艺对四种不同结构的模拟染料废水酸性橙Ⅱ、茜素紫、中性红、碱性品红进行了研究，考察了初始pH值、反应时间及不同Fe、Cu比对处理过程的影响，探讨了Fe／Cu／HO体系的工艺流程。结果表明：四种染料被氧化脱色的难易程度为：酸性橙Ⅱ(偶氮染料)中性红(醌亚胺染料)碱性品红(三芳甲烷染料)茜素紫(蒽醌染料)。通过改变Fe、Cu在总离子中的不同比例，研究了Fe、Cu在体系中的相互补充、相互促进的作用，证明了用Fe／Cu／HO复合体系代替单一的催化离子能有效的对pH的变化起到很好的抗冲击的作用。同时研究了序批式Fe／Cu／HO的流程工艺，证明了该工艺在实际运行中的可能性、经济性和效益性。 制约垃圾渗滤液达标排放的因素很多，针对高COD、高色度及高盐度的垃圾渗滤液的二次深度处理是其中的一个重要步骤，采用UV／Fe／Cu／HO体系对长沙黑糜峰垃圾填埋场经过生化法处理后的垃圾渗滤液进行了二次深度处理，考察废水组成变化，发现体系在T=30～50℃，[HO]=0.12ml／L，[Fe]=0.2mmol／L，[Cu]=0.2mmol／L，t=60min条件下，废水COD从500～700mg／L降至50～60mg／L，色度从100倍降至无色，到达国家一级排放标准。而且COD去除率与色度去除率存在一定的线性关系，UV／Fe／Cu／HO体系对成分复杂且难降解的废水具有很好的处理效果，弥补了Fenton和UV／Fenton对pH值的要求过严和催化剂不好回收的缺点，UV／Fe／Cu／HO体系催化氧化二次处理垃圾渗滤液的方法是可行的。 最后，在对影响工程放大各因素综合分析的基础上提出了用Fe／Cu／HO体系处理难降解有毒有机废水的工程设计基本思想，对工程工艺及其经济可行性进行了分析，指出序批式Fe／Cu／HO体系对处理高浓度难降解有毒有机废水具有较强的实用价值和良好的技术开发前景。