论文总字数：23165字

摘 要

随着炼油、造纸和塑料等行业的发展，含酚废水的排放量也越来越大，其危险性加剧。而造成酚污染的主要物质有苯酚，间甲酚，五氯酚等。其中苯酚、间甲酚等物质已被我国列为水体污染的重要治理对象。在处理含酚废水方面，高级氧化技术具备反应速度快、氧化作用强和无二次污染等特点，是近年来处理含酚废水的一种环境友好型技术。本文选用间甲酚作为酚类污染物的代表，配制间甲酚模拟废水，分别采用Fenton氧化法、UV-Fenton氧化法、臭氧氧化法和催化臭氧氧化法进行处理，探讨并分析了在H₂O₂量、FeSO₄量、O₃浓度、pH、反应时间和原水初始浓度等因素影响下，间甲酚模拟废水COD的去除率，优化了各方法的反应条件，最后对比了四种高级氧化法的处理效率，并通过GC-MS分析推测间甲酚在最适条件下降解路径。实验结果表明，采用催化臭氧氧化法处理间甲酚模拟废水的效果最佳，其最佳条件如下：0.3gFeSO₄•7H₂O，臭氧浓度为120 mg/L，臭氧流量为50 mL/min，pH为3，反应30min。在此最佳条件下，经过GC-MS分析，可推测间甲酚的降解路径：间甲酚→甲基苯类化合物、甲基苯醌化合物→醛酮类化合物→羧酸类化合物→CO₂和H₂O。

关键词：间甲酚 Fenton氧化法 UV-Fenton氧化法 臭氧氧化法 催化臭氧氧化

Experimental study on advanced oxidation treatment of phenol containing wastewater

Abstract

When oil refining, papermaking and plastics and other industries develop fast, the discharge of phenol-containing waste water is also increasing,which harm is getting worse .The main substances that cause phenol pollution are phenol, m-cresol, pentachlorophenol and other substances. Among them, phenol, m-cresol and other substances have been listed as important objects for water pollution control in China .AOPs’ characteristics are fast reaction speed, strong oxidation effect and strong purification ability in the treatment of phenolic wastewater. It is an environment-friendly technology for treating phenol wastewater in recent years.In this paper, m-cresol is selected as the representative substance to prepare simulated m-cresol wastewater, which is treated with Fenton, UV-Fenton, ozone and catalytic ozone oxidation method. This paper research effects such as the dosage of H₂O₂,the amount of FeSO₄•7H₂O,the consistence of O₃ , power of hydrogen, the time of reaction, consistence of raw water.,which influence COD removal ratio. Optimization of reaction conditions of each method are explored, four methods are compared. Finally,this paper analyzes the degradation pathway of m-cresol in the most suitable conditions by GC-MS. The experimental results show that the treatment of m-cresol simulated wastewater with catalytic ozone oxidation method is the best. The best condition is: the amount of FeSO₄•7H₂O is 0.3g, the ozone concentration is 120 mg/L, the rotameter is 50 mL/min, power of hydrogen is 3 and the time needed is 30 min. After GC-MS detection and analysis, the degradation pathway of m-cresol under this optimal condition can be speculated: m-cresol→methyl benzene compounds, methyl benzoquinone compounds→aldehyde ketone compounds →carboxylic acid compounds→carbon dioxide and water.

Key Words: m-cresol; Fenton oxidation; UV-Fenton oxidation; ozone oxidation; catalytic ozone oxidation method;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1含酚废水的污染和处理技术 1

1.1.1含酚废水危害 1

1.1.2 常见处理酚类废水的方法 1

1.2 高级氧化法处理酚类废水中的研究 2

1.2.1 Fenton氧化法处理酚类废水中的研究 3

1.2.2 UV-Fenton氧化法处理酚类废水中的研究 3

1.2.3 臭氧氧化法处理酚类废水中的研究 4

1.2.4 催化臭氧氧化处理酚类废水中的研究 4

1.3 研究目的、意义和内容 5

1.3.1 研究目的和意义 5

1.3.2 研究内容 5

第二章 实验材料与方法 6

2.1 实验试剂 6

2.2 实验仪器 6

2.3 材料的制备 7

2.3.1 模拟废水的制备 7

2.3.2 催化剂的制备 7

2.4 实验方案 7

2.4.1 Fenton法处理模拟废水的实验方案 7

2.4.2 UV-Fenton氧化法处理模拟废水的实验方案 8

2.4.3 臭氧氧化法处理模拟废水的实验方案 8

2.4.4 催化臭氧氧化法处理模拟废水的实验方案 8

2.4.5 GC-MS分析间甲酚的降解路径的实验方案 8

第三章 实验结果与分析 9

3.1 Fenton法处理模拟废水的实验结果与分析 9

3.1.1 H₂O₂量对COD去除率的影响 9

3.1.2 Fe² 量对COD去除率的影响 10

3.1.3 pH值对COD去除率的影响 11

3.1.4 反应时间对COD去除率的影响 11

3.1.5 原水初始浓度对COD去除率影响 12

3.1.6 实验小结 13

3.2 UV-Fenton氧化法处理模拟废水的实验结果与分析 13

3.2.1催化剂量对COD去除率的影响 13

3.2.2 H₂O₂量对COD去除率的影响 14

3.2.3 pH值对COD去除率的影响 15

3.2.4 光照时间对COD去除率的影响 16

3.2.5 原水初始浓度对COD去除率影响 16

3.2.6 实验小结 17

3.3 臭氧氧化法处理模拟废水的实验结果与分析 17

3.3.1 臭氧浓度对COD去除率的影响 17

3.3.2 pH值对COD去除率的影响 18

3.3.3 反应时间对COD去除率的影响 19

3.3.4 原水初始浓度对COD去除率影响 19

3.3.5 实验小结 20

3.4 催化臭氧氧化处理模拟废水的实验结果与分析 20

3.4.1 臭氧浓度对COD去除率的影响 20

3.4.2 FeSO₄对COD去除率的影响 21

3.4.3 pH值对COD去除率的影响 22

3.4.4 反应时间对COD去除率的影响 22

3.4.5 原水初始浓度对COD去除率影响 23

3.4.6实验小结 24

3.5 GC-MS分析间甲酚的降解路径的实验结果与分析 24

第四章 结论与展望 25

4.1 结论 25

4.2 展望 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 绪论

1.1含酚废水的污染和处理技术

含酚废水大部分来源于炼油、造纸等工业。酚类物质较复杂多样，危害性大。未经过合理处置的含酚废水，例如，明渠灌溉使得酚会挥发，从而污染大气和土壤，间接影响人体健康。所以，对于含酚废水的处理的探讨显得极为重要。

含酚废水的处理，可分为两种，一是减量，即减少酚类物质的量，从而达到满足国家排放要求；二是回收，即探索研发酚的回收方法和技术，回收水中有用的酚类物质。含酚废水的多样性，导致酚浓度有所不同，可分为高、中、低浓度酚类废水，故要进行针对性的处理。溶剂萃取、蒸汽吹脱等方法可以处理浓度高的含酚废水；生物法可处理中浓度的含酚废水，；生物化学法可处理浓度低的含酚废水。上述的处理方法有其优点，又有缺点，比如，溶剂萃取法存在的问题就是溶剂可能损失，易造成二次污染，且不适用于不挥发性的酚的处理；生化法受多种因素影响，操作要求较高，无法回收酚类物质，故经济效益较低^[1-3]。

1.1.1含酚废水危害

含酚废水对环境的危害极大，主要包括对人体、水体和土壤的污染^[1-3]。

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