论文部分内容阅读
工业废水中,含铬废水和有机废水对人体和环境有着严重的毒害作用。本文以Cr(Ⅵ)为中心,一方面研究溶解性有机物(DOM)对Cr(Ⅵ)的去除机制;另一方面,从以废治废的角度出发,深入研究了Cr(Ⅵ)作为催化剂催化H2O2氧化苯酚的机制,从而可以达到同时去除Cr(Ⅵ)和污染性有机物的目的。 在活性污泥去除Cr(Ⅵ)的过程中会有部分DOM被释放到溶液中,而来源于活性污泥的DOM对Cr(Ⅵ)的去除却鲜少有人研究。本研究中的实验表明,释放出的DOM主要由小分子水溶性有机物和一些类腐殖酸物质组成。黑暗条件下,DOM对Cr(Ⅵ)去除缓慢,在pH为2.0且初始DOM浓度为1068 mg L-1时,其 一级反应动力学常数为0.0033 min-1,但在紫外光条件下,相同条件下的一级反应动力学常数可达0.079 min-1。N2环境中的对照实验表明,DOM对Cr(Ⅵ)的去除作用显著增强的原因主要是O2存在时在光照条件下产生了比如O2·-等自由基,进而还原了Cr(Ⅵ)。另外,DOM吸收光能产生激发态的中间产物(DOM*)也可以快速将Cr(Ⅵ)还原。 此外,Cr(Ⅵ)还可作为一种新颖的类Fenton催化剂催化H2O2氧化苯酚污染物。相比于传统的Fe2+催化剂,Cr(Ⅵ)在水溶液以阴离子形式存在,在全部的pH范围内都可溶。本文研究表明,在pH3.0-11的范围内,苯酚的氧化去除率随pH的升高而降低。当初始苯酚浓度为100 mg L-1,pH为7.0时,6小时内苯酚的去除率仍可高达79%,这对传统Fenton氧化法中反应pH范围低是较大的改善。在Cr(Ⅵ)催化H2O2氧化苯酚的过程中,常见无机阴离子(Cl-、SO42-)对苯酚氧化的影响很小,6小时内仍可去除全部的苯酚。在苯酚的氧化过程中加入羟基掩蔽剂甲醇后,苯酚的氧化会受到严重的抑制,说明·OH是氧化苯酚的主要氧化剂。通过向反应体系中加入配体焦磷酸盐后证明了直接催化H2O2分解产生·OH的是铬的中间价态Cr(Ⅴ),而不是Cr(Ⅵ)本身。TOC和UV分析结果也表明在该体系中苯酚并未被完全彻底氧化成CO2和H2O,而是有中间产物的出现。最后,该体系在氧化苯酚的同时,Cr(Ⅵ)本身也有一定的去除,这表明Cr(Ⅵ)催化体系在同时处理含酚和含Cr(Ⅵ)废水时具有良好的应用前景。