含酚废水处理毕业论文ppt 65页

含酚废水的实验研究学生：XXX指导老师：XXXn文献综述苯酚含量的分析方法甲醛含量的分析方法含酚废水的除酚实验结论含酚废水的实验研究n第一章文献综述含酚废水国内外含酚废水处理方法含酚废水处理方法发展趋势本实验采用的含酚废水处理方法n第一节含酚废水含酚废水的来源酚类的性质含酚废水的危害含酚废水排放标准n（1）煤化工工业，如煤气与炼焦工业的煤气厂、焦化厂、煤炼油厂；（2）冶金、机械、钢铁，玻璃制造、陶瓷等工业；（3）林产化工，如木材防腐厂、木材干馏厂、木材纤维厂；（4）以酚作原料的化工企业，如生产树脂、塑料、合成纤维、燃料、医药、香料、农药、炸药、玻璃纤维、油漆、消毒剂、浮选剂、化学试剂的工厂和油脂化工厂等n苯酚，又名石碳酸，是一种白色、半透明的针状晶体，具有特殊气味。苯酚为易燃易爆物质，空气中混有3％～10％的苯酚时，可能引起爆炸。工业上主要用于生产炸药、肥料、油漆、除漆剂、橡胶、石棉制品、木材防腐、合成树脂、药品、香水等，也常应用于石油、制革、造纸、肥皂、玩具等工业，因此，存在于许多工业废水当中。n（1）对人的危害苯酚对各种细胞有直接损害，它可以通过皮肤及黏膜的接触而吸入或经口腔浸入生物体内，与细胞原浆中的蛋白质接触形成不溶性蛋白而使细胞失去活性，尤其对神经系统有较大的亲和力，使神经系统发生病变。高浓度的酚可使蛋白质凝固及引起组织坏死、损伤、对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用，长期饮用被苯酚污染的水源，会出现慢性中毒，产生头痛、头晕、疲劳、失眠、耳鸣、白血球下降等症状。n(2)对水体、水生物及农作物的危害由于含酚废水耗氧量高，水体中氧的平衡将受到破坏，水中含酚0.002-0.015mg/L时，加氯消毒就会产生氯酚恶臭，不能作饮用水。当水体中酚浓度为0.1-0.2mg/L时，鱼肉会有酚味，浓度过高还会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚类对水生生物和一些农作物的生理功能有影响，含酚量>100mg/L的水若用于灌溉，必将导致农作物的减产和枯死，低浓度含酚废水灌溉农田会使农作物中含有酚类物质，不能食用。n酚类化合物是美国国家环保局列出的129种优先控制的污染物质之一，在我国的水污染控制中，含酚废水也是重点之一。GB8978-96《污水综合排放标准》规定，挥发酚的一、二级排放标准都为0.5mg/L，三级排放标准为2.0mg/L。n第二节国内外含酚废水处理方法含酚废水的物理处理方法含酚废水的生化治理方法含酚废水的高级氧化治理方法n（1）吸附法吸附法是利用吸附剂的多孔性质将废水中的酚类物质吸附，吸附饱和后，再利用碱液、蒸气或有机溶剂进行解吸脱附。常用的吸附剂为活性炭，其对高浓度、低浓度含酚废水都有较好的处理效果。活性炭吸附容量大，但存在解吸困难、解吸物的利用也困难等缺点。（2）溶剂萃取法溶剂萃取法利用难溶于水的萃取剂与废水进行接触，使废水中酚类物质与萃取剂进行物理或化学结合物理治理方法n，实现酚类物质的相转移。但是，溶剂萃取过程中两相具有一定程度的互溶性，易造成溶剂损失和二次污染，溶剂再生也对过程的经济性和可靠性产生重要的影响。（3）膜萃取技术膜萃取是一种分离与液液萃取相结合的新型萃取分离技术。目前，膜分离技术正由基础研究向实用化阶段发展，随着高分子材料及制膜工业的发展，膜分离技术在含酚废水处理方面拥有较好的应用前景。n生化法处理量大、处理成本低、无二次污染，且其硬件设施和工艺流程均较成熟。在今后较长的一段时间内，生化法将是含酚废水处理的主要方法。（1）活性污泥法由于许多好氧菌及微生物可利用苯酚作为生长的碳源，活性污泥法是常用的除酚方法。但该法同时也存在运行管理要求高、对毒性承受能力低、不适应冲击负荷、曝气池容积负荷低、污泥产生量大等不足之处，对组成复杂、浓度较高的含酚废水处理效果不理想。生化治理方法n（2）酶处理技术酶是一种高效专一的生物催化剂，自20世纪80年代起，开始将酶技术用于废水处理的研究。选用适宜的酶来催化降解含酚废水已有报道，如用酪氨酸酶可以使苯酚得到100％的降解。水溶性酶属一次性消耗，导致处理成本高。为降低成本，提高酶活性，酶的固定化技术将是该领域的研究重点。（3）固定化微生物技术固定化微生物废水处理技术是将微生物或生物酶n固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能，在适宜的条件下增殖以满足应用之需的生物技术。这种技术应用于废水处理，有利于提高生物反应器内的微生物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理所需时间，适用于处理有毒有害物质。目前，固定化细胞技术还处于研究阶段，要投入大规模实际应用还面临许多问题。n高级氧化治理方法高级氧化技术可在较短时间内将有机物氧化降解为C02、H20及其它低分子无机化合物，具有去除率高、氧化速度快、无二次污染等优点，同时也避免了采用生物法处理时间长的缺点，是当前污水处理中研究的另一大热点。除了改进原有工艺外，超临界技术、微波技术、臭氧氧化、辐射技术、磁技术等都已开始试用于有机废水处理的研究。在新兴的有机废水处理方式中，湿式催化氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术等新工艺都体现出了较优的竞争力和广阔的应用前景。n（1）湿式催化氧化法该技术通过添加贵金属催化剂来降低废水中氧化反应的温度和压力，对废水中的有机物及还原性无机物进行液相氧化，从而降低废水中COD和BOD含量的化学过程。废水中的有机物通过催化氧化反应，首先生成乙酸等中间产物，最终继续降解成为CO2和H2O。该法催化剂寿命长，运行成本较低，易于实现自动化操作。但设备一次性投资大、要求高、废水处理量小、停留时间过长，氧化后的中间产物——小分子有机酸更难氧化分解，而且需要在较高的温度和压力n下进行，也限制了其大规模应用。（2）光催化氧化法该方法是以光敏化半导体为催化剂，用紫外光或日光照射来降解有机物。当半导体吸收的光能高于其禁带宽度的能量时，就会激发产生自由电子和空穴，再加上水和溶解氧的作用，反应生成活性中间离子HO·和O2一，然后与污染物发生氧化反应。光催化氧化法可分为非均相半导体催化氧化法和均相光氧化法两大类。该法的主要缺点是处理污染物过程中一般需采用紫外光，催化剂悬浮则不易分离，若压制成型则影响n其活性。目前，为增强处理效果，在原有研究的基础上，研究者多采用复合工艺对含酚废水进行降解。（3）超临界水氧化法超临界水氧化法是将有机污染物在超临界水中氧化分解为CO2、H2O等无害的小分子化合物。该法是利用超临界水良好的溶剂性能和传递性能，使有机污染物在超临界水中迅速、有效地氧化降解。在国外，此项技术受到了特别的重视，在国内，该项研究尚处于起步研究阶段。n（4）超声声化学氧化法超声声化学氧化法是20世纪80年代后期新发展起来的有机污染物高效处理技术。其原理是超声波辐射溶液产生高温(>50000K)的空化气泡及强氧化性物质(如·OH)，使难降解有机物在此条件下完全氧化降解，无二次污染。与其它水处理技术相比，超声辐射降解法仍存在处理量少、费用高的问题，目前仍属探索阶段，其工业化应用还有许多问题尚需解决。（5）电催化法其处理污染物的方法主要有：阴极还原法、阳极电凝聚法、电浮离法、电催化氧化法等。作为近10余n年来迅速发展的新技术，电催化技术因其适用范围广，氧化处理迅速彻底等特点而被广泛应用于有机废水，尤其是对生物有较大毒性或难生化降解的有机污水治理。由于其处理效率高、操作简便易实现自动化、无二次污染等优点引起了国内外研究者越来越多的关注。该技术是在适当的控制条件下通过电极催化产生很强的自由基，从而能有效降解有机物，克服了均相光氧化法投加氧化剂的缺陷。该方法用于含酚浓度大的废水，可以不经稀释或中和调节等预处理方法而直接降解，具有很好的应用前景，也是当前比较活跃的研究领域。n第三节含酚废水处理方法发展趋势含酚废水来源广，性质各异，长期以来含酚废水的处理工艺备受关注。含酚废水处理工艺在不断的改进革新，与此同时也出现了许多新的处理工艺如光氧化法、超临界水氧化法、酶法、膜生物反应器法、膜萃取、膜蒸馏、渗透汽化等，但是每种方法都有各自的不足，由于含酚废水的性质差异较大，这些方法都不具有普遍的适用性。目前寻求高效的脱酚技术的同时不仅要考虑到环境效益和社会效益，更要考虑到经济交易，治理污染的同时，需考虑回收酚类化合物，实现含酚废水的综合处理，所以对含酚废水的处理工艺提出更高的要求。预计今后含酚废水的发展趋势为多种处理工艺的组合，如将氧化技术作为预处理方法与生物法联用等，以实现高效、经济的目的。这也是国内外对难降解有机物处理技术的一个研究发展方向。n第四节本实验采用的含酚废水处理方法钙化法深度缩合法树脂吸附法n钙化法传统的钙化法，首先用氢氧化物水溶液对全部液体产品进行萃取得到酚盐水溶液，然后对该含酚盐水溶液进行酸化处理，从而回收酚类。采用这种脱除苯酚及酚类衍生物的方法，其主要问题是：除酚类外，其他非酚类有机物也被萃取，从而使回收的酚类中出现了其它杂质，这就使净化复杂、困难、而且费用高昂。新的有机钙化学法，可以从烃类液流中分离和回收苯酚，而且不存在传统方法中出现过的问题。这种方法是，用等分子的水浆状氢氧化钙，在85~90℃下去处理苯酚，可以得到钙的半盐。这种半盐的特征之一，就是有良好的热稳定性。n深度缩合法对含酚醛浓度过高的废水，一般的废水预处理工艺的效果不理想。在加热及酸碱催化下，酚醛废水中的酚与甲醛可缩合生成酚醛树脂沉淀而去除。因探索性试验发现碱催化效果不佳，本研究拟采用酸催化预处理含酚废水。n树脂吸附法吸附法属于物理去除法的一种，是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。目前，可用于苯酚废水处理的吸附剂有活性炭、树脂、沸石以及其他可吸收苯酚污染物质的物料等。本文中采用的是大孔树脂吸附法处理已经经过预处理的含酚废水。大孔树脂做吸附剂的吸附法含酚废水处理工艺具有投资低、适于大规模废水处理、废水处理程度较高、操作难度较低、稳定性好、运行费用较低的显著特点。n含有酚及其他有机物的废水一般应首先进行沉淀、气浮、过滤等预处理，以除去大部分颗粒物，延长树脂吸附床的吸附周期。然后，使废水自上而下流过大孔树脂吸附柱，使废水中的绝大部分酚和各种低溶解度有机物被树脂吸附，从废水中脱除。n第二章苯酚含量的分析方法测定水中挥发酚的方法较多，通常用4-氨基安替比林分光光度法，溴化容量法及红外光谱法、紫外光谱法、气相色谱法。其中4-氨基安替比林分光光度法是迄今为止用得比较多、选择性高而又稳定的测定挥发酚的方法4-氨基安替比林分光光度法测苯酚含量的原理试剂和仪器溶液的配制分析步骤n第一节4-氨基安替比林分光光度法测苯酚含量的原理酚类化合物在PH为10.0±0.2的介质中，有氧化剂铁氰化钾存在下，与4-氨基安替比林发生反应生成橙红色安替比林燃料，在510nm波长处有最大吸收波长。n第二节试剂和仪器试剂：4-氨基安替比林；铁氰化钾；氯化铵；氨水（均为分析纯）仪器：1ml、5ml移液管；50ml、100ml容量瓶；电子天平；紫外可见光分光光度仪n第三节溶液的配制缓冲溶液:20g固体氯化铵溶于100ml氨水4-氨基安替比林溶液:1g固体4-氨基安替比林溶于50ml蒸馏水定容铁氰化钾溶液:4g固体铁氰化溶于50ml蒸馏水定容n第四节分析步骤苯酚标准溶液的配制苯酚标准储备液：称取0.100g分析纯苯酚，用蒸馏水溶解后转移至100ml容量瓶中定容；苯酚标准工作溶液：移取5.0ml苯酚标准储备液于100ml容量瓶中，用蒸馏水定容，置于冰箱中保存，此溶液含苯酚50μg/ml最大吸收波长的测定移取苯酚标准溶液2.0ml于50ml容量瓶中，再依次加入0.5ml缓冲溶液、1ml4-氨基安替比林溶液、1ml铁氰化钾溶液，定容，摇匀，静置10分钟。n取适量倒入比色皿中，以蒸馏水为参比溶液，进行扫描，得到吸收曲线如下图，最大吸收波长为510nm。n标准曲线的绘制在6个50ml容量瓶中，分别加入0ml、2.0ml、4.0ml、6.0ml、8.0ml、10.0ml的苯酚标准溶液，再依次加入0.5ml缓冲溶液、1ml4-氨基安替比林溶液、1ml铁氰化钾溶液，用蒸馏水定容，静置10分钟。在510nm处测定各溶液的吸光度，苯酚的标准工作曲线如下图。nn得到苯酚的线性回归方程：Y=0.89726X-0.046式中：Y——苯酚浓度X——吸光度；mg/L相关系数为R=0.99907，线性关系良好，可以作为定量分析的依据。n第三章甲醛含量的分析方法甲醛含量的测定方法主要有分光光度法、色谱法、电化学法、化学滴定法等。其中乙酰丙酮分光光度法是测定甲醛较为理想的分析方法。此法的优点是操作简便，只需普通的仪器设备和普通试剂便可进行甲醛含量分析。所用的乙酰丙酮显色剂不但有良好的选择性，准确度高，操作安全简便，价格也便宜，还能保持在较长时间内连续使用。乙酰丙酮分光光度法测甲醛含量的原理仪器和试剂分析步骤n第一节乙酰丙酮分光光度法测甲醛的原理乙酰丙酮在乙酸铵-乙酸缓冲溶液中与甲醛及氨发生反应，形成的产物在413nm处有最大吸收，根据在该波长处的吸光度与甲醛浓度成比例关系对甲醛进行定量分析。n第二节仪器和试剂仪器：50ml、100ml、500ml容量瓶；1ml、5ml移液管；250ml锥形瓶；电子天平；酸式滴定管；紫外可见-分光光度仪；恒温水浴加热器试剂：甲醛试剂（37%-40%，体积分数）；浓硫酸（98%）；亚硫酸钠；无水碳酸钠；甲基橙；百里香酚蓝；乙酸铵；乙酰丙酮；冰醋酸；乙酰丙酮溶液n第三节分析步骤试剂的配制硫酸溶液：移取0.3ml浓硫酸（98%）于500ml容量瓶，用蒸馏水定容，摇匀，其浓度为0.01mol/L。亚硫酸钠溶液：秤取53g固体亚硫酸钠，用蒸馏水定容至500ml，其浓度为1mol/L。甲基橙试剂：秤取0.1g固体甲基橙，用蒸馏水定容至100ml，其浓度为1g/L。百里香酚蓝：秤取0.5g固体百里香酚蓝，用无水乙醇稀释至100ml，其浓度为5g/L。乙酰丙酮溶液：秤取15g无水乙酸铵，加入0.2ml乙酰丙酮、0.3ml冰醋酸，用蒸馏水稀释至100ml，混匀，转移至棕色广口瓶，存放于冰箱中。n甲醛标准储备液：移取1.4ml甲醛溶液，用蒸馏水稀释至500ml，摇匀，放于4℃的冰箱中储存，其浓度为1g/L。甲醛标准工作溶液：移取1ml已配好的甲醛标准储备液，用蒸馏水稀释至100ml，现用现配，其浓度为10mg/L。甲醛储备液的标定标定甲醛溶液的方法为亚硫酸钠法，甲醛与亚硫酸钠反应生成加成化合物和氢氧化钠，生成的氢氧化钠再用标准的硫酸溶液进行滴定，用百里香酚蓝做指示剂，根据消耗硫酸的体积计算出甲醛的浓度，其反应式为：n甲醛储备液标定前，要进行硫酸和亚硫酸钠的标定。甲醛与硫酸计量关系式：计算公式：其中V：硫酸用量，ml；V`：甲醛用量，ml；M：甲醛摩尔质量，g/mol；C：甲醛浓度，g/L；n最大吸收波长的测定取1ml甲醛标准工作溶液于50ml容量瓶中，加入5ml乙酰丙酮溶液，用蒸馏水稀释至刻度线，混匀，在60℃水浴中加热15min，取出冷却后，以水做参比，用紫外分光光度仪进行光谱扫描，甲醛的光谱扫描图如下图，最大吸收波长为413nm。nn标准曲线的绘制于7支50ml容量瓶中分别加入1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、6ml、7ml甲醛标准工作溶液，再加入5ml乙酰丙酮溶液，用蒸馏水稀释至刻度线，混匀后，在60℃水浴中加热15min，取出冷却，于413nm波长下测定各溶液的吸光度，甲醛的标准工作曲线如下图。nn由此得到甲醛的线性回归方程：Y=3.0582X-0.01238其中Y——甲醛浓度，mg/L；X——吸光度；相关系数为R=0.99995，线性关系良好，可以作为定量分析的依据。n第四章含酚废水的除酚实验钙化法深度缩合法树脂吸附法n第一节钙化法钙化法实验原理用等分子的水浆状氢氧化钙，在85-90℃下去处理苯酚，可以得到钙的半盐：C6H5OH+Ca(OH)2—C6H5OCaOH+H2O这种半盐的特征之一，就是有良好的热稳定性。n钙化法实验编号反应条件反应后含酚量1200ml第一批原料液+2gCaO反应数小时7855mg/L250ml第一批原料液+0.547gCaO+86℃反应2.5h7829mg/L350ml第一批原料液+1.547gCaO+86℃反应5h7592mg/L450ml第一批原料液+1.084gCaO+1.097g秸秆+86℃反应数小时9092mg/L550ml第一批原料液+5.0gCa(OH)2+86℃反应数小时8057mg/Ln实验结论：由5组实验结果可知，钙化法对废水中苯酚去除效果不明显，因此本实验放弃继续使用该方法。（原因可能是对反应条件的控制不够，例如反应的酸碱环境、反应时间、钙盐种类等）n第二节深度缩合法深度缩合法实验原理在加热及酸碱催化条件下，废水中的苯酚与加入的甲醛可缩合生成酚醛树脂沉淀，本实验中采用酸催化剂。反应方程式如下：n深度缩合法实验取200ml第二批排放液，通过改变所加甲醛的量、催化剂硫酸的量、反应温度以及反应时间，以考查这四个因素对酚醛反应除酚率的影响。做出如下四个图：n苯酚含量随甲醛用量变化图取200ml第二批排放液、0.5ml浓硫酸、不同体积的甲醛，在100℃下搅拌反应1h。n苯酚含量随硫酸用量变化图取200ml第二批排放液、50ml甲醛、不同体积的浓硫酸，在100℃下搅拌反应1h。n苯酚含量随反应温度变化图取200ml第二批排放液、50ml甲醛、0.5ml浓硫酸，在不同温度下搅拌反应1h。n苯酚含量随反应时间变化图取200ml第二批排放液、40ml甲醛、0.5ml浓硫酸，在100℃下搅拌反应不同时间。n改用盐酸做催化剂，同时减少甲醛用量并延长反应时间，确定达到最佳效果的最适当用量。实验结论：用盐酸做酚醛反应的催化剂，通过实验，最终确定200ml废水加10ml甲醛、1.5ml盐酸，90℃下反应7小时，能够达到比较好的苯酚废水预处理效果。n第三节树脂吸附法树脂吸附法原理与常见的工业给水处理用离子交换树脂不同，大孔吸附树脂不带酸碱功能基，不能进行离子交换反应，但因其具有优良的孔结构和很大的比表面积，可通过范德华力从水中吸附有机物质，从而实现对废水中有机物质的吸附富集。然后，通过适当的脱附工艺，破坏大孔树脂中范德华作用力的条件，从而将有机物解吸回收，使大孔树脂得以重新回用于吸附操作。n树脂预处理取一定量的H-103树脂和NKA-2树脂，依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，以除去其中所含的致孔剂、催化剂、溶剂等杂质，滤出树脂，于60℃烘干至恒重，放入干燥器内备用。树脂动态吸附称取预处理后的H-103树脂25.7g，量取63g第三批2号废水，用蒸馏水稀释至1000ml，即配置1L含500ppm苯酚的废水，控制流量在60ml/h，每隔半小时取一次样，分析流出液中含苯酚量，直至树脂床穿透，停止实验。n在整个实验过程中，保证树脂完全被溶液浸没。穿透曲线如下图。n实验结论：预处理过的含酚废水经H-103树脂的动态吸附，可达到苯酚的排放标准。500ppm的含酚废水，以60ml/h的流速流经25.7g的H-103树脂，经过大约十小时的吸附，树脂吸附能力达到饱和。n第五章结论研究了深度缩合法对含酚废水的预处理效果。通过改变除酚效果的影响因素，即甲醛用量、硫酸用量、反应温度和反应时间，探索了这些影响因素对除酚效果的影响趋势。其他三个因素不变，改变其中一个因素，经实验得：废水中苯酚含量随甲醛用量的增加而减少，随硫酸用量的增加而减少，随反应温度的升高而减少，随反应时间的延长而减少。从减少甲醛含量、延长反应时间方面做了几组实验，根据实验数据综合考虑，最终确定200ml废水加入n10ml甲醛、1.5ml盐酸，在90℃下反应7小时，对含酚废水的预处理效果最佳，可使苯酚含量达到217ppm，除酚率达到97.3%。研究了树脂吸附法去除废水中低浓度苯酚的效果。H-103树脂的动态吸附实验表明，500ppm的含酚废水以60ml/h的流速流过H-103树脂，经过10小时的动态吸附，树脂的吸附能力达到饱和，含酚废水达到排放标准。n谢谢观看！