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H-acid是一种重要的染料中间体。该废水具有污染物浓度高、酸性强、色泽深、水质水量多变、难降解等特点,是目前难处理的废水之一。常规的处理方法很难适合直接处理这类废水。因此,积极研究能有效降解H-acid废水的处理方法已成为当前面临的重要课题。本论文以染料中间体H-acid模拟废水为研究对象,分别采用太阳光/Fenton法和solar photo electro-Fenton法进行了实验研究,得出的主要结论有:
(1)太阳光/Fenton法能有效地降解低浓度H-acid废水,最佳工艺条件为:pH为3、H2O2的体积浓度为2.5 ml·L-1、Fe2+质量浓度为225 mg·L-1,在太阳光照射下反应60 min后,对200 mg·L-1 H-acid废水的CODcr和色度去除率分别达到87.37%和84.10%,而普通Fenton法却分别只有75.43%和72.01%。
(2)以钛基镀IrO2/SnO2新型电极为阳极,具有大比表面积的活性碳纤维(ACF)为阴极的太阳光/电Fenton法对低浓度H-acid模拟废水进行了研究。首先通过正交实验确定了对H-acid废水降解效果影响因素的大小,再通过单因素实验确定了最佳工艺条件:在pH为3、Fe2+的投加量值为1.0 mM和支持电解质Na2SO4为0.10 mol·L-1、电解电压为10 V及太阳光照射反应时间为90 min的条件下,对200 mg·L-1 H-acid模拟废水的CODcr和色度去除率分别为97.22%、91.05%。
(3)在太阳光/电-Fenton实验中,还研究了钛基镀IrO2/SnO2新型电极与不锈钢为阳极的两种不同电极对H-acid降解效果的比较,前者对H-acid废水CODcr和色度去除率比后者分别高出14.17%、13.71%,这为阳极材料的选取和新的废水处理体系开拓了新思路。
(4)以钛基镀IrO2/SnO2为阳极的太阳光助电Fenton体系对高浓度H-acid模拟废水进行了研究。研究发现,CODcr去除率随着H-acid浓度的升高而下降,当H-acid浓度在1500 mg·L-1以下时,CODcr去除率在30%左右,废水可生化性CODB/CODcr从6.4%~7.3%升高到51.8%~58.4%,可生化性显著提高,为后续生物处理创造了有利条件。
(5)通过分析太阳光/电Fenton降解染料中间体H-acid过程中的影响因素:H-acid浓度,Fe2+投加量及电解电压等对H-acid降解速率的影响,采用初始浓度拟合实验数据建立H-acid太阳光/电Fenton降解的表观动力学模型。太阳光/电Fenton降解染料中间体H-acid的反应级数为1.88,其反应的表观动力学方程为:γ=0.053×P0.8313×F0.1224×V0.9227。