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微纳米气泡臭氧氧化-超滤组合工艺处理印染废水效能及调控研究认领

被引量： 1

作者：

程文君

学位授予单位：

哈尔滨工业大学

摘要：

印染废水一直以来是处理难度较大的工业废水之一,传统处理技术已经难以满足高效处理要求。臭氧是一种绿色的氧化剂,具有强氧化性,产生的环境影响小,具有能够完全矿化污染物的能力,但其在水中的传质效率低,因此会造成能源浪费。而臭氧微纳米气泡技术已经被证明具有高传质效率、停留时间长、促进产生羟基自由基等优势。超滤膜的高效分离特点和抗污染性能使其成为处理印染废水的悬浮物质、大分子物质的优势工艺,但是其对于小分子染料截留效果有限。本课题提出用微纳米气泡臭氧氧化-超滤组合工艺处理印染废水。在探究臭氧微纳米气泡氧化优势和影响因素的基础上,以组合工艺调控为手段,以均相催化和非均相催化为强化方式,进行效能影响和膜性能影响探究。臭氧微纳米气泡对于甲基橙的降解速率接近常规臭氧氧化的3倍,反应体积、甲基橙初始浓度、臭氧流量、温度、p H等因素对于甲基橙降解均有不同程度影响,其中p H酸性和臭氧浓度增加明显提升了降解效果。自由基猝灭剂Na HCO3的投加使DOC降解效率明显下降,说明体系中产生了羟基自由基作用。探究了不同调控条件和均相催化条件对基于连续流臭氧微纳米气泡氧化的效能和膜性能影响。在不同臭氧流量、水力停留时间、甲基橙投加浓度的影响下,发现适当增加臭氧流量能够提升甲基橙降解效果,并对于UV254和DOC的去除效能呈现梯度提升,适当增加水力停留时间和减小初始浓度有同样效应。发现Fe2+过量投加会产生副作用,而少量投加可以有较好的催化效果。Fe3+的催化作用效果不佳,但是能够产生絮体增加膜截留效果,Cu2+对于UV254和DOC的降解效果不佳。Zn2+对于甲基橙和UV254有较好的催化效果。在膜截留性能影响方面,随甲基橙降解效果增加,膜对于甲基橙的截留效果也相应增加。PVDF膜的整体截留效果优于PES膜。0.1m M的Fe3+和0.1m M的Fe2+使膜的甲基橙截留效果达70%以上,但是膜通量下降较快。探究了非均相催化剂对于组合工艺的强化作用,进行了Mn O2、Zn O、Cu O非均相催化剂的研究,发现Mn O2的催化效果提升最好,在3.85mg/L的臭氧投加浓度下,相比于单纯氧化,甲基橙的去除率提升了13.5%。整体来看,通过不同调控方式增加臭氧浓度相比于催化剂投量增加,更能迅速提升催化效果,因此臭氧浓度是影响降解效果的重要因素。在膜截留方面发现,Mn O2的投加提升了膜的截留效果,并再次证明甲基橙降解效果与膜截留效果协同一致,说明提高膜前小分子染料的降解有利于提升其膜截留效果。在膜污染方面,催化剂投加降低了PVDF膜的不可逆污染阻力。本文构建的臭氧微纳米气泡氧化-超滤组合工艺强化了对印染废水中染料的去除效能,优化了工艺运行条件,并提出了均相催化和非均相对组合工艺除污染效能和膜污染缓解的强化方法,为臭氧微纳米气泡技术组合超滤膜技术应用于实际印染废水处理提供理论和技术支撑。

摘要译文

关键词：

微纳米气泡臭氧氧化; 超滤; 均相催化; 非均相催化; 印染废水

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

土木水利（专业学位）

导师：

齐晶瑶

中图分类号：

X791[纺织、印染工业⑨]

学科分类号：

082207[生物质化学与工程];083002[环境工程]

D O I：

10.27061/d.cnki.ghgdu.2022.006250