论文部分内容阅读
切削液是现代机械加工行业在加工过程中被广泛使用到的一种液体,其作用是冷却和润滑加工器件,具备良好的冷却润滑、防锈防腐、除油清洗等功能,通常由拉伸油、表面活性剂以及各种添加剂组成,产生的废水若不经处理肆意排放将造成水生生物中毒、引发人类患癌等风险,因此在生化处理前对水基切削液废水的预处理显得尤其重要,当前处理技术主要有气浮、混凝、氧化、生物处理等,但随着水质要求的提高,单一种工艺不能满足处理要求,亟需两种或多种组合技术进行处理。本文以南昌某机械加工厂的水基切削液废水为研究对象,采用混凝-Fe/C微电解、混凝-Fenton氧化和混凝-Fe/C微电解-Fenton氧化等工艺组合进行净化处理研究,以使得水达标。实验先是进行混凝沉降单因素实验,对每个影响因素做出三组平行实验,分别探究混凝剂类型与剂量、沉降时间、p H等影响因素的最优组合,后续的出水分别进行Fe/C微电解、Fenton氧化、Fe/C微电解-Fenton氧化的单因素实验研究、响应面优化参数研究,对Fe/C微电解和Fenton氧化技术分别进行降解动力学研究。研究结果表明:（1）混凝沉降单因素实验表明:PFS、PAM用量分别为1.3 g/L、30 mg/L,沉降时间为3小时,p H值为8,这时COD去除率为27.02%;混凝后的出水进行Fe/C微电解单因素实验,结果表明:Fe/C质量比为1:4,Fe和C总质量和为500 mg/L,p H为4,电解时间为120 min,这时COD去除率为18.2%;混凝后的出水进行Fenton氧化单因素实验,结果表明:H2O2用量为1.96 mol/L、Fe2+用量为27.44 mol/L,p H为3,反应时间为120 min,这时COD去除率为81.17%;混凝沉降-Fe/C微电解工艺组合单因素实验的COD去除率为45.19%;混凝-Fenton氧化组合单因素实验的COD去除率为87.07%;（2）综合Box-Benhnken实验设计原理,Fe/C微电解优化后表明:Fe/C质量比为3:8、Fe/C总用量为499 g/L、p H值为3.7、电解时间为117.94 min时,COD的去除效果最佳,为34.97%。三组平行实验验证后得出该预测结果只比实际处理高出0.48%的误差,交互作用分析得出该因子间大小排序为p H＞Fe/C质量比＞反应时间＞Fe/C投加量;优化后的混凝沉降-Fe/C微电解工艺组合实验的COD去除率为53.14%;同理,Fenton氧化优化后表明:H2O2/Fe2+摩尔比14、H2O2用量为175 mmol/L、p H值为3、氧化时间为115 min时,COD的去除效果最佳,为86.85%,交互作用分析得出该因子间大小排序为反应时间＞H2O2/Fe2+摩尔比＞H2O2投加量＞p H;优化后的混凝-Fenton氧化组合实验的COD去除率为89.8%;（3）对混凝后的Fe/C微电解和Fenton氧化优化了参数的实验分别进行降解动力学初步研究:其中,Fe/C微电解拟合效果良好,拟合系数都偏高,故将此次动力学规律定义为满足零级反应动力学规律,模型为Ct=-10.4776 t+5418.8072;Fenton试剂动力学满足三级反应动力学模型,反应降解模型为Ct=0.0029 t-0.0169;（4）将混凝-Fe/C微电解-Fenton氧化组合工艺中Fenton氧化应用于前面研究中得出的优化后的混凝沉降-Fe/C微电解最佳实验条件出水,得出Fenton氧化单因素结果表明:H2O2用量为1.47 mol/L、p H为3.5,氧化时间为90 min,此时COD去除率为89.17%;Box-Benhnken实验设计优化后表明:H2O2用药量为15.68 mol/L、p H为2.94、反应时间93 min时,COD的去除率为91.6%,经实际三组平行实验的检验,得出只比实验值低出0.63%,最终出水COD为275 mg/L,达到二级出水标准,并且交互作用分析得出影响因子间大小排序为H2O2用量＞反应时间＞p H;通过药剂成本计算,得出混凝-Fe/C微电解-Fenton氧化组合工艺价格经济合理,技术效果有用每处理1m~3该水基切削液废水需花费0.513元;且优化后的混凝-Fe/C微电解-Fenton氧化组合实验对水基切削液废水COD的去除率高达96.41%。