类芬顿与絮凝技术耦合同步去除铬和有机污染物的研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuwumalan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
工业含铬废水的大量排放使得重金属污染物Cr(Ⅵ)不断积累,不仅会影响我国水体环境,而且对整个生态系统造成威胁。运用絮凝方法将水中铬离子转化为沉淀会导致铬回收困难,并增加水体盐度。此外,含铬废水的污染一般伴随着难降解有机物污染,但是此类污染物受到的关注较少,因此在去除重金属铬的同时能同步实现有机物的去除有十分重要的意义。本研究采用类芬顿与类电芬顿分别与絮凝技术耦合对含铬废水进行处理,为其提供清洁高效的处理策略。
  首先,通过以氧化还原反应为基础的类芬顿反应与铬絮凝相耦合,实现了对铬和有机物的同步去除。在基于铬的类芬顿与铬絮凝的耦合体系中,通过类芬顿反应分解H2O2产生OH-来促进铬絮凝;同时铬絮凝产生的絮体又为基于铬的类芬顿反应提供了非均相催化区域。在耦合体系中,铬絮凝体的形成是影响耦合效果的关键,尽管体系的pH值低于5,但是带负电的铬絮体聚集区域为碱性区域,具有发生基于铬的类芬顿反应的条件(pH>5)和铬絮凝的条件(pH>8),创造了局部碱性环境,打破了pH对耦合体系中化学反应限制。此外,耦合体系中铬絮体有吸附Cr(Ⅲ)的倾向,这也有助于二者之间相互促进。虽然基于铬的类芬顿反应必不可少会产生Cr(Ⅵ),但由于耦合体系中的多相催化作用,以及在酸性溶液中H2O2的还原性,溶解性的Cr(Ⅵ)被还原,因此不会累积。利用耦合效应对铬和有机污染物共污染的模拟制革废水进行处理,经过8小时的运行后,铬和总有机碳的去除率分别为81.2%和41.34%。
  上述耦合体系也存在一定的局限性,外加H2O2不仅在运输以及储存过氧化氢溶液过程中存在的安全隐患,而且在耦合体系中反应过程难以控制。因此,在此耦合系统的基础上辅助以电化学来原位还原氧气生成H2O2。本文研究了不同电极材料、外加电压以及初始浓度对类电芬顿处理含铬废水的影响,发现TiO2/C复合材料修饰的石墨电极在外加-0.4V电压时,对于含铬废水的处理表现出优越的性能,对于铬和TOC的去除率分别达到了92.4%和63.6%,相比基于铬的类芬顿与铬絮凝耦合技术有了极大的提升。因此,本文深入研究了TiO2/C复合材料在类电芬顿处理中的作用。首先对其进行了循环伏安扫描,证实了该材料在碱性硫酸铬电解质溶液中能催化氧还原;然后通过旋转环盘电极以及EPR捕捉分析,结果表明:氧气在阴极还原为H2O2,在金属铬离子的作用下H2O2能够分解生成·OH,能够在去除铬的同时降解有机污染物。在实验后,发现修饰了TiO2/C复合材料工作电极的循环伏安特性发生变化,通过与修饰石墨粉的电极进行对比,发现这种变化是因为TiO2的作用;EDS分析证明了在工作后电极存在铬元素,对实验后电极表面存在的铬进行了XPS分析,发现铬的存在形式与耦合体系中铬絮体的XPS分析结果相似,这说明H2O2在电极表面可以直接进行类芬顿反应分解生成·OH和OH-,从而促进铬发生絮凝;废水中的Cr(Ⅲ)大多聚集在阴极表面,发生类芬顿后生成的Cr(Ⅵ)又在阴极被直接还原,因此不会在溶液中积累。
其他文献
含氧多环芳烃(OPAHs)是由化石燃料不完全燃烧,或由PAHs化学氧化、光化学氧化或生物氧化形成的一类新污染物。迄今,已有许多OPAHs在环境中被检出,部分OPAHs具有发育毒性、致突变性和致癌性。但是,仍有很多OPAHs缺少毒性数据以及OPAHs产生毒性的机制未可知。定量结构-活性关系(QSAR)可以预测OPAHs的毒性,以减少昂贵、耗时、费力的毒性测试。分子对接可以预测模拟OPAHs与生物大分
学位
物料分类与采购管理是企业供应链管理实践中面临的核心问题。制造业企业物料种类众多,面对日益激烈的市场竞争和不断增长的客户需求,物料分类是提高物料管理效率的重要手段,实施科学合理的智能化物料分类,并制定相应的采购策略,可以有效地降低成本和物料供应风险。本文针对物料分类中的不平衡多准则物料分类、分类结果滞后于市场需求、差异化采购管理问题,进行了基于SMOTE-SVM与自适应组合预测的动态多准则物料分类及
学位
三峡水库自蓄水以来,库区回水区长达几百公里,库区的支流由之前的天然河流变为水库型河流。由于库区水位抬高,支流水流变缓,上游污染物在支流聚集,导致水体出现越来越严重的污染趋势,因此,研究三峡水库回水区水质的发展变化趋势、预测未来发展的规律有着一定的生态建设价值。本文针对库区污染物扩散规律预测龙宝河支流上游污染物负荷,用概化模型实验模拟污染物在温度分层、流速、浓度、底泥不同工况下的扩散状态,在此基础上
学位
随着我国畜禽养殖业迅速发展,随之也带来了畜禽粪污排放等环境污染问题。畜禽自身排泄产生大量的类固醇雌激素,通过沼液灌溉、经降雨、表面径流等方式进入土壤和水环境,增加土壤和周边水环境的类固醇雌激素污染风险,对生态环境和人体健康产生较大影响。生物降解是去除雌激素的重要途径之一,对于疏水性有机物,生物可利用性差是限制生物降解的关键因素。当前关于雌激素的生物降解研究多集中于从污水处理厂活性污泥中筛选降解菌,
目前随着柔性屏幕及可穿戴电子器件等新型电子器件的飞速发展,不但对透明导电氧化物薄膜的光电性能提出要求,更希望薄膜具有优异的柔性性能。但是目前单层薄膜脆性很大,不适合用来制备柔性屏幕。金属夹层三明治结构Oxide/Metal/Oxide(OMO)薄膜的出现解决了这一问题。但是对OMO薄膜增加金属层厚度来进行进一步提高柔性性能时,却发现薄膜的透过率极大地降低,所以如何在保持光电性能平衡的状态下,提高柔
学位
生物质资源化利用是缓解目前燃料以及化工产品短缺、化石资源枯竭的重要手段。在众多生物质炼制技术中,水热工艺因其能耗低、效率高以及产物丰富等优势被认为是最有潜力的技术之一。其中水热水解和水热碳化技术是目前应用最广,效益最好的工艺,二者由于反应条件的相似性其目标产物往往同时生成。而产物生成机理以及反应条件调控机制的不明确限制了目标产物的定向化生产。本研究以典型林业废弃物杨木屑为原料,分别探究了木质纤维素
学位
随着数控机床及机电一体化设备不断向高速、高精、高效方向发展,促使其核心传动部件—滚珠丝杠副的速度不断提高,导致其磨损、温升加剧,降低了其使用寿命。滚珠丝杠副的润滑设计可以有效减小摩擦、降低磨损和温升,润滑效果的好坏直接会对摩擦力矩数值大小产生较大的影响。但国内对基于润滑分析的滚珠丝杠副摩擦力矩数学模型公式化方面的研究基本处于空白状态。因此本文以GD2505-3-P4型滚珠丝杠副为研究对象,对滚珠丝
学位
军用车辆在行驶过程中,由制动引起车体前后振动,路面不平导致车体上下颠簸,转向拐弯时导致车体左右振动,综合起来,这些振动可视为三维方向的振动。长期接触低频高强度的全身振动,不仅会影响驾驶员和乘员的乘坐舒适性,也会导致短暂甚至永久性的伤害。基于并联机构的多维运动原理,本文提出一种以3-PCR三平移并联机构为主体的多自由度减振座椅,在机构原动副处辅以弹簧阻尼装置,实现了车载座椅三个方向上较理想的隔振和减
学位
一直以来,旋转机械的传动轴都是动力传动系统中动力传动的重要部件,传动轴的状态直接影响整个旋转机械的质量。扭矩是能够反映机械传动性能的典型指标,是传动轴的核心动态参数之一,通过对传动轴扭矩的测试可以研究旋转机械在转动过程中扭力矩的变化。近年来,无线通信技术不断发展,将无线通信技术应用到扭矩测试中可以解决连线复杂、测试设备繁琐等问题,且节省人力。此外,提高扭矩监测过程的准确性、实时性和监测过程的稳定性
学位
许多产业中,基础产品的价值极大地受到其非价格因素的影响,在市场中企业传统的竞争策略已无法适应消费者不断变化的需求,越来越多的企业将目光放到产品的附加服务上,企业向消费者提供附加服务来吸引市场购买力,消费者购买产品和附加服务来获得更多的效益。在供应链管理和附加服务的相关理论基础上,本文考虑到消费者的异质性,将市场进行细分,研究在不同的情况下基础产品以及附加服务的最优定价决策。首先,考虑在供应链横向战
学位