混凝联用氧化锌催化超声降解切削液废水中的SDBS

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金属机械加工业的迅速发展,及其衍生行业的不断增加,使得切削液的使用量不断增加,这也产生了大量难以处理的切削液废水,并对自然环境水体以及人体健康造成危害。研究采用混凝预联用氧化锌(ZnO)催化超声处理切削液废水,高铁酸盐具有氧化性以及絮凝性,能够进一步加强混凝效果;半导体材料在实际废水处理中,由于光的穿透性较差,难以取得预期效果,因此选用穿透性强的/超声代替光激发纳米ZnO产生电子跃迁进行降解研究。实验以苏州某万向轮有限公司产生的实际金属切削液废水为研究对象,采用高铁酸盐混凝预处理切削液废水,首先比较三种不同絮凝剂对切削液废水处理效果,确定了混凝最佳的絮凝剂。再使用高铁酸钠(Na2FeO4)辅助聚合氯化铝(PAC)预处理切削液废水,考察了Na2FeO4投加量、PAC投加量、温度、pH几种因素的影响效果,根据其结果设置响应面优化实验,确定该研究的最佳工艺条件。针对预处理后的切削液废水,使用水热法制备ZnO纳米材料,用其催化超声进行降解十二烷基苯磺酸钠(SDBS)研究,考察ZnO投加量、超声功率、超声辐射时间、温度、pH等对因素影响效果,再根据其结果进行响应面优化实验,确定其最佳工艺条件。采用Na2FeO4辅助混凝预处理切削液废水,Na2FeO4除了发挥自身的氧化作用以及其水解产物的絮凝吸附架桥作用之外,还会增强与其它絮凝剂的吸附电中和、网捕卷扫等作用,二者相结合会加快絮体的聚集以及沉降速度,起到一定的协同效果。其最佳处理条件为:Na2FeO4投加量为50 mg/L,PAC投加量为4.5 g/L,pH为8以及温度为30℃。此时COD和SDBS的去除率分别为85%、66%。基于单因素实验结果,进行响应面优化实验,实验结果为Na2FeO4投加量为57.01 mg/L,PAC投加量为5.04g/L,pH为7.88,废水COD去除率最大为90.35%。将经过混凝预处理切削液废水产生的出水作为二次实验用水,进行纳米ZnO催化超声降解SDBS研究,超声产生空化作用降解有机物,ZnO会在超声的作用下产生空穴以及羟基自由基。单因素实验结果表明其最佳处理条件为:ZnO投加量为2 g/L,超声功率为300 W,温度为40℃,pH为11,此时SDBS的降解率为91.06%。基于单因素实验结果,进行响应面优化实验,实验结果为温度45.68℃,ZnO投加量2.76g/L,超声功率246.33 W;该工艺条件下,SDBS最高降解率为92.42%。经过两次处理的水样满足国家污水排放标准中有关阴离子表面活性剂的相关规定。此次研究以切削液废水为研究对象,采用高铁酸盐辅助混凝对该废水进行预处理实验,并对其出水进行二次讨论,针对其中的特征污染物SDBS进行ZnO催化超声降解研究。该研究为实际切削液废水的处理提供了一个理论依据,并且为阴离子表面活性剂的降解提供了一个新思路,也为半导体材料催化超声降解有机污染物提供了新思考。
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