UV/PS和UV/H2O2降解煤化工废水中喹啉的对比实验研究

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喹啉作为一种典型的含氮杂环化合物,广泛存在于煤化工废水的二级生化出水中,一旦排入环境体系,对环境和人类会产生毒性影响。光活化氧化技术在处理含氮杂环类化合物方面应用广泛,同时有关研究表明,在光活化氧化技术的基础上联合过渡金属活化技术可提高其降解污染物的效果。本研究采用紫外光(UV)活化过硫酸盐与过氧化氢(UV/PS和UV/H2O2)两种基于光化学反应的氧化技术降解喹啉,研究了氧化剂投加量和溶液初始pH值对喹啉降解的影响,同时考察了Fe2+强化两种体系降解喹啉的效果,最后将两种氧化技术进行对比,选取最优反应体系进行自由基与喹啉反应的速率常数的测定,研究结果如下:(1)在UV/PS体系中,当喹啉初始浓度C0=15mg/L、紫外光照强度I0=8.96mW/cm2、反应温度为25℃时,其最佳氧化条件为:[PS]:[QL]=20、pH=7、[Fe2+]:[PS]=1:33。反应60min后,喹啉的去除率为90.92%,反应120min后,TOC的去除率为62.33%。(2)在UV/H2O2体系中,当喹啉初始浓度C0=15mg/L、紫外光照强度I0=8.96mW/cm2、反应温度为25℃时,其最佳氧化条件为:[H2O2]:[QL]=40、pH=7、[Fe2+]:[H2O2]=1:65。反应60min后,喹啉的去除率为90.90%,反应120min后,TOC的去除率为65.07%。(3)将两种技术在各自最佳反应条件下对喹啉的降解效果进行对比,结果发现,Fe2+/UV/PS体系对喹啉的降解率略高于Fe2+/UV/H2O2技术。控制其他反应条件不变,向反应体系中投加等量的氧化剂或投加等量的Fe2+时发现,Fe2+/UV/PS对喹啉的降解率略高于Fe2+/UV/H2O2技术,同时Fe2+/UV/PS相比于Fe2+/UV/H2O2的耗电量更少,具有较低的经济成本。(4)在Fe2+/UV/PS体系中,通过淬灭实验检验出系统同时存在SO4和·OH两种自由基,根据探针化合物法,利用硝基苯和苯甲酸与两种自由基反应的二级速率常数分别计算出两种自由基的含量,根据计算得到的自由基含量测得自由基与喹啉反应的速率常数分别为:k·OH,QL=6.86×109M-1·s-1,kSO4-·,QL=8.37×109M-1·s-1
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