發(fā)布時間：2020-07-22 17:48

【摘要】：以重鉻酸鉀法測定高級氧化法,如芬頓法、臭氧+過氧化氫法深度處理后的出水COD時,水樣中殘留的H_2O_2可與重鉻酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng),使COD測定的結(jié)果偏高或混淆滴定終點。本文是在課題組前期超聲處理實際印染廢水二級處理出水的可行性研究成果的基礎(chǔ)上,以COD的標準物質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀配制模擬水樣,采用碳酸鈉或碳酸氫鈉作為催化劑,超聲作用作為測定COD去除H_2O_2干擾的預(yù)處理方法,研究其去除效果以及作用機理。本文考察了H_2O_2對COD測定產(chǎn)生的影響,結(jié)果低濃度的H_2O_2與COD之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,擬合直線的斜率為14.8 mg COD/mmol H_2O_2,COD當量值與H_2O_2濃度的比率為0.435。驗證了H_2O_2殘留對COD測定的影響。而由于H_2O_2與重鉻酸鉀發(fā)生系列復(fù)雜反應(yīng),在小于3mM時,其線性較差,并且反應(yīng)歷程與水樣中的基質(zhì)有關(guān)。因此,采用經(jīng)驗公式法扣除水樣中的H_2O_2對COD的貢獻值導(dǎo)致誤差較大。在測定COD前采用預(yù)處理的方式去除H_2O_2更有效準確。采用39KHz、150W的低頻、低功率超聲波協(xié)同碳酸鈉分解模擬水樣中殘留的H_2O_2,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)120min后,單獨超聲或者單獨碳酸鈉作用下,H_2O_2的去除率分別為38%和4%,而在超聲與碳酸鈉的協(xié)同作用下,反應(yīng)80min后,H_2O_2的去除率就達到了98%。通過COD、TOC和高效液相色譜分析發(fā)現(xiàn),整個反應(yīng)過程中,鄰苯二甲酸氫鉀濃度沒有發(fā)生變化,驗證了本課題選擇鄰苯二甲酸氫鉀配制模擬水樣,進行COD測定預(yù)處理方法反應(yīng)機理研究的可行性。通過恒溫水浴、超聲控溫的試驗,分析了超聲作用中的“熱效應(yīng)”和“空化效應(yīng)”對H_2O_2分解的貢獻。結(jié)果表明,“熱效應(yīng)”起到主要作用。在反應(yīng)60min時,即反應(yīng)溫度達到穩(wěn)定的情況下,超聲“熱效應(yīng)”對H_2O_2分解的貢獻率為85%,“空化效應(yīng)”的貢獻率為15%。分別選擇碳酸鈉、碳酸氫鈉、過硫酸鈉、硫酸鈉作為催化劑,考察了在超聲作用下的H_2O_2去除率。結(jié)果表明,反應(yīng)120min后,碳酸鈉、碳酸氫鈉、過硫酸鈉能有效去除H_2O_2,而硫酸鈉無催化作用。過硫酸鈉雖然能得到類似于碳酸鈉的H_2O_2高效去除效果,但過硫酸鈉與COD測定的重鉻酸鉀反應(yīng),導(dǎo)致初始COD偏高,并在反應(yīng)過程中由于硫酸根自由基的強氧化性,將有機物鄰苯二甲酸氫鉀分解,使反應(yīng)結(jié)束后的模擬水樣COD偏低。碳酸氫鈉類似于碳酸鈉,能與H_2O_2和羥基自由基反應(yīng)生成碳酸氫根離子和碳酸根自由基,參與H_2O_2的分解反應(yīng),但H_2O_2的分解效果不如碳酸鈉�？疾觳煌妓徕c投加量后發(fā)現(xiàn),隨著投加量從1g/L增加到5g/L,H_2O_2的分解效果也隨著增加,且反應(yīng)60min后達到近98%的去除效率。但投加量超過5g/L后,60min前的分解過程中,相較于5g/L,分解速率沒有明顯提升,60min后的去除率也為98%左右,說明高于5g/L的碳酸鈉對于5mM H_2O_2分解為過量反應(yīng)。通過反應(yīng)動力學(xué)模擬得到碳酸鈉的投加量存在一個飽和點,在本試驗的超聲和初始H_2O_2濃度的條件下,碳酸鈉的投加量飽和點為5.4g/L�？疾觳煌瑵舛忍妓釟溻c投加量后發(fā)現(xiàn),隨著投加量從1g/L增加到20g/L,H_2O_2的分解效果都隨之逐漸增加,在20g/L的條件下,60min后達到96%的去除率。相較于碳酸根,碳酸氫根參與的H_2O_2分解催化反應(yīng)過程中,無過氧碳酸根離子產(chǎn)生,從而減弱其催化效果。綜上所述,本文通過超聲作用中的“熱效應(yīng)”、“空化效應(yīng)”分析、碳酸鈉和碳酸氫鈉作為催化劑的反應(yīng)歷程分析,明確了超聲+碳酸鈉分解水樣中殘留的H_2O_2的反應(yīng)機理。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 1-1 空化氣泡Fig.1-1 Diagrammatic sketch of影響超聲波空化作用的因素主要溶（1）溶液的性質(zhì)：由于溶液中的溶劑能對空化崩塌產(chǎn)生巨大影響，聲化學(xué)變過程帶來新的、顯著的變化[30]。在這些非常規(guī)的價值。它具有粘度，蒸汽壓力和階段相關(guān)：壓力增加，擴散和氣泡生長[壓力可以作為將聲納化學(xué)分成初級和次有助于氣泡達到合適的尺寸并穩(wěn)定，即使強度降低。當使用高蒸汽壓、低粘度和低成；但是，使用具有相反性質(zhì)（即低蒸利于空化強度[32]。為了形成氣泡，必須度的溶劑，通常有較高的空化閾值，但

所示，H2O2含量在0-6

圖 2-1 鈦鹽光度法測定 H2O2標準曲線-1 Determination of hydrogen peroxide standard curve by titanium salt photo3）TOC 的測定OC: 燃燒氧化-非分散紅外吸收法�？傆袡C碳（TOC）是通過專門的分析儀來測定。TOC 分析儀，是將水溶液中的總有機碳氧化為二氧定其含量。利用二氧化碳與總有機碳之間碳含量的對應(yīng)關(guān)系，從而有機碳進行定量測定。儀器按工作原理的不同可以分為電導(dǎo)法、氣燒氧化-非分散紅外吸收法等。其中燃燒氧化-非分散紅外吸收法只轉(zhuǎn)化，就可以直接得到試驗結(jié)果，而且此方法的靈敏度較高、重現(xiàn)單。燒氧化-非分散紅外吸收法按照其測定原理的不同又可分為差減法。本試驗測定使用直接法來測定水樣的 TOC 值，將待測水樣先經(jīng)使水樣中的各種無機碳酸鹽通過分解成二氧化碳而去除掉，然后將燃燒管，就可直接得到總有機碳值。但是，此方法在酸化過程中有

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