超重力強化技術(shù)在基于臭氧氧化工藝處理鄰苯二胺廢水中的應(yīng)用.pdf

1、Higee為超重力技術(shù)的簡稱，是一種過程強化技術(shù)。最初由Ramshaw和Mallison于1971年提出用于分離過程。該技術(shù)通過使用能夠產(chǎn)生比地球重力場大幾個數(shù)量級的多相反應(yīng)器(Higee設(shè)備)來實現(xiàn)。因此，在這種反應(yīng)器內(nèi)流動的氣體和液相反應(yīng)物能夠被破碎成極小的液滴和液膜。此外，對于氣-液反應(yīng)體系，氣體和液體湍流程度和界面更新頻率在超重力環(huán)境下也會得到強化。這些因素都能夠強化傳質(zhì)與混合性能。
　　有機廢水的處理是許多化學(xué)工業(yè)中的主

2、要挑戰(zhàn)，特別是染料、藥物、油漆、肥料等生產(chǎn)工藝。這些工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有復(fù)雜的有機物的廢水，這些有機物不僅難以被生物降解，而且具有毒性，會對環(huán)境和生態(tài)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
　　本論文采用超重力技術(shù)處理含鄰苯二胺(o-PDA)廢水。鄰苯二胺(o-PDA)作為一種芳香胺，是許多化學(xué)工業(yè)廢水中的主要成分。本論文提出采用臭氧氧化工藝來處理含有鄰苯二胺廢水。由于臭氧消耗速率較快，因此水溶液中的臭氧氧化過程主要受到臭氧-水體傳質(zhì)速率的限制。因

3、此，本論文通過使用一種新型的超重力設(shè)備——定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器(RSR)來強化臭氧-水體的傳質(zhì)速率，從而提高o-PDA的降解效率(η)。同時，由于臭氧的選擇性和在水中的溶解度低的問題，本論文還考察了其他的三種基于臭氧的氧化工藝:耦合使用臭氧和過氧化氫(O3/H2O2)的工藝，耦合使用臭氧和亞鐵離子(O3/Fe2+)的工藝和耦合使用臭氧和通過亞鐵離子激活過硫酸鹽(O3/Fe2+/PS)的催化氧化工藝來強化氧化性能，從而提高o-PDA的降解效率。

4、本論文系統(tǒng)考察了在不同工藝下，不同操作參數(shù)對η，化學(xué)需氧量(COD)和氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)（KGa）的影響。并分析比較在每個工藝方法中的最優(yōu)操作條件。此外，通過確定降解過程的中間產(chǎn)物，來以進一步評價o-PDA降解的程度。并比較了攪拌釜反應(yīng)器(STR)和RSR對o-PDA降解的效果。通過本論文的研究，主要得到了以下結(jié)論:
　　在單獨使用臭氧工藝中，隨著初始pH值、進口臭氧濃度(Ci)升高η隨之升高;隨著液體體積流量（L）的升高，η隨之

5、降低;隨著溫度（T）和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(N)的升高，η先升高后降低。最優(yōu)操作條件為:pH=6.5和N=1000rpm。在該操作條件下，RSR中的η和COD降解率(CODR)要比STR高109.0％和114.0％。
　　在O3/H2O2工藝中，隨著o-PDA初始濃度升高(CAO)，KG也隨之升高，η隨之降低;隨著N的升高，η和KG隨之升高;隨著T的升高，η和KG先升高到達峰值后緩慢降低;隨著H2O2的濃度(CH2O2)升高，η呈現(xiàn)先升高后降

6、低的趨勢，而KGa一直為上升趨勢。對比實驗結(jié)果顯示:O3/H2O2工藝中的η，KGa和CODR分別要比單獨使用O3工藝高出24.4，31.6和25.2％。此外，通過分析中間產(chǎn)物揭示了O3/H2O2工藝的降解過程相對于單獨使用O3得到了強化。
　　在O3/Fe2+/PS工藝中，隨著PS的濃度(CPS)和N的升高，η隨之升高;隨著T，初始pH值和Fe2+濃度(CFe2+)的升高，η先升高后降低。在同樣的操作條件下，O3/Fe2+/PS