氯代硝基苯类废水论文_靳捷

导读:本文包含了氯代硝基苯类废水论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:硝基苯,臭氧,磁铁矿,污泥,电极,填料,动力学。

氯代硝基苯类废水论文文献综述

靳捷^[1]（2016）在《磁铁矿强化电极耦合型厌氧生物工艺处理含氯代硝基苯类废水研究》一文中研究指出我国医药、化工等行业发展迅速,导致有毒难降解工业废水排放量大,带来的持久性有毒有机物污染已成为我国水环境健康与水生态安全的主要障碍。氯代硝基苯类化合物属典型的有毒难降解有机物,是染料、医药、化工等行业的重要基础原料,其化学性质稳定、生物降解性差、在生物体内蓄积并具有叁致效应。因此,有关氯代硝基苯类化合物的环境行为和控制技术受到国内外学者广泛关注。论文针对厌氧生物反应器启动周期长、系统易酸化和难降解废水处理性能差等问题,鉴于直接电子传递过程在持久性有毒有机物厌氧还原中的关键作用,以氯代硝基苯类废水为处理对象,研发了磁铁矿强化生物电极耦合型UASB新工艺,应用电化学、扫描电镜和x-射线能谱分析(SEM-EDX)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)等技术,开展了磁铁矿-生物电极-厌氧污泥耦合系统降解污染物特性、磁铁矿强化电极耦合型UASB反应器启动与其强化机制等研究,取得如下研究成果：1、建立了多组厌氧污泥、生物电极-厌氧污泥耦合的分批试验装置,研究磁铁矿投加对常规厌氧污泥体系、生物电化学体系强化p-ClNB还原转化性能的影响。结果表明,在不同厌氧体系中p-ClNB先还原转化为p-ClAn,然后脱氯。其中,磁铁矿-生物电极-厌氧污泥耦合体系的脱氯反应速率常数最高,强化因子达3.73。CV曲线扫描分析发现,生物膜阴极存在氧化还原峰,-1000 mV时产生的电流密度为非生物阴极的6.7倍；磁铁矿的投加进一步增强了生物阴极的电流密度(1.6倍),明显强化了微生物与电极表面的胞外电子传递过程。2、构建了磁铁矿强化生物电极耦合型UASB反应器,研究磁铁矿对厌氧生物电化学系统的常规污染物去除、厌氧污泥颗粒化的影响。结果表明,在磁铁矿的作用下生物电极耦合型UASB反应器启动过程污染物去除性能得到提升,COD去除率最终稳定在99%以上,颗粒污泥平均粒径达621.4μm,明显优于对照反应器。同时,磁铁矿强化电极耦合型UASB反应器能够产生较高的电流密度,并大幅降低反应器的氧化还原电位,利于厌氧反应进行与污泥颗粒化。观察颗粒污泥结构发现,磁铁矿强化电极耦合型UASB反应器内形成的厌氧颗粒污泥具有清晰的外表和致密的结构,其表面富集大量的铁元素,内部包裹纳米磁铁矿,证实其对电极耦合型UASB工艺性能改善具有强化作用。3、基于成功启动的磁铁矿强化生物电极祸合型UASB反应器,以2,4-二氯硝基苯(2,4-DClNB)为目标污染物,研究耦合工艺去除污染物性能与还原脱氯机制。结果表明,随着进水2,4-DClNB负荷由25g m-3d-1增至200 g m-3d-1,磁铁矿强化电极耦合型UASB反应器的污染物去除性能以及体系pH均较为稳定,COD、目标污染物去除率分别达97%和100%。GC-MS分析反应器出水发现,2,4-DClNB降解途径为2,4-DClNB→2,4-DClAn→4-ClAn(主要产物)./2-ClAn(次要产物)→…→矿化。其中磁铁矿强化生物电极耦合型UASB反应器和电极耦合型UASB反应器可强化2,4-DClNB的最终矿化过程,避免有毒中间产物的积累。应用SEM电镜扫描分析电极生物膜与颗粒污泥结构发现,阳极和阴极表面生物膜均被纳米磁铁矿覆盖,同时菌胶团内部同样存在大量的纳米磁铁矿,研究结果进一步证实磁铁矿在强化电极耦合型UASB工艺胞外电子传递与污染物去除性能方面具有重要作用。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-01-01）

李炳智^[2]（2010）在《臭氧氧化处理含氯代硝基苯类废水机理及其强化生物降解性的研究》一文中研究指出氯代硝基苯(ClNBs)是一大类含氯含硝基芳香烃化合物,广泛用作医药、染料、农药生产的中间体,同时也是美国EPA、欧共体及中国优先控制的持久性有毒难降解有机污染物。由于ClNBs长期的大规模生产和应用,致使我国许多河流、湖泊、农田甚至地下水均受到不同程度的污染,对人体健康和水环境安全构成了严重威胁,为此开发高效经济的废水处理和污染修复创新工艺十分迫切。本论文以臭氧化和催化臭氧化技术为手段,以ClNBs及其生产废水为研究对象,开展了臭氧化、催化臭氧化降解ClNBs,催化臭氧化一生物降解耦合工艺处理高浓度ClNBs生产废水等相关研究,取得了如下研究结果:1、以邻、间、对氯硝基苯(o-ClNB、m-ClNB和p-ClNB)为目标污染物,通过研究pH和气体流速对臭氧质量传递系数的影响确立ClNBs稳态臭氧化条件,进而开展污染物初始浓度、自由基猝灭剂(TBA)等关键因子对臭氧化系统ClNBs去除效率的影响研究,以期揭示臭氧化体系去除水中ClNBs类难降解有机物的稳态动力学及机理。实验结果表明,ClNBs的降解遵循准一级反应动力学,其速率常数随pH的升高而增加,随初始污染物和自由基猝灭剂浓度的增加而下降;ClNBs的去除速率速率依次为:o-ClNB＜m-ClNB＜p-ClNB,并与臭氧反应的剂量比均为1:1。动力学分析发现,o-ClNB、m-ClNB和p-ClNB与O_3直接反应速率常数(k_D)分别为6.342×10~(-3)、3.890×10~(-2)、6.442×10~(-2)L·mol~(-1)·s~(-1),与羟基自由基反应的间接速率常数(K_(OH))分别为2.037×10~9、2.398×10~9、3.869×10~9L·mol~(-1)·s~(-1);pH≥7时,ClNBs臭氧化95%以上为·OH贡献。利用GC-MS、LC-MS对叁种ClNBs的臭氧化中间产物分析发现,产物主要分为酚类物质和开环的脂肪族化合物,推测ClNBs臭氧化降解途径可能为:·OH通过亲电反应取代苯环上的氯基、硝基或氢原子,形成芳环自由基进而氧化为酚类物质,进一步脱氯、脱硝基或氢被夺去生成多羟基的取代酚后再开环(或直接发生苯环开环),最终转化为小分子的醛、酮和羧酸等化合物。由于氯和硝基取代位置的不同,导致苯环上碳原子的电子云密度具有一定的差异,研究发现p-ClNB在臭氧化过程中氯基和硝基可以被·OH取代生成硝基酚和氯酚,而在o、m-ClNB的氧化产物中未检出硝基酚和氯酚,叁种ClNBs苯环上的氢均可被·OH取代,生成硝基氯酚,·OH与苯环上H发生取代反应的几率与相应碳原子的电子云密度具有一定的相关性。2、比较了七种金属离子及其组合均相催化臭氧化降解ClNBs的效能,通过研究pH值、金属离子投量和羟基自由基猝灭剂对ClNBs臭氧化去除性能、有效臭氧消耗量的影响,优选高效强化臭氧化效率的金属离子并推测可能的催化机理。实验结果表明,金属离子的投加均可强化臭氧化系统ClNBs的去除速率及矿化程度。单一离子系统中增加金属的投量可以提高ClNBs的去除速率,然而金属离子浓度超过一定范围污染物去除速率不再增加;在单一金属离子投量为0.4mM、pH 2.0时,强化因子顺序为:Co~(2+)≥V~(4+)＞Fe~(2+)≥Fe~(3+)≥Zn~(2+)≥Ni~(2+)＞Mn~(2+),反应介质pH的改变对金属离子强化臭氧化系统性能的影响较大;在组合离子臭氧化系统中,Mn~(2+)、V~(4+)离子共存对ClNBs臭氧化去除存在抑制作用;通过比较污染物降解过程臭氧消耗情况发现,O_3/Mn(2+)-C~(2+)双金属催化臭氧化系统具有较好的ClNBs去除特性。同时,TBA明显抑制ClNBs的去除,表明均相催化臭氧化系统中ClNBs的去除机制以自由基反应为主。3、以硅藻土为载体制备锰氧化物(MnO_x)和钴氧化物(CoO_x)复合金属催化剂,研究了其对硝基苯(NB)和p-ClNB臭氧化的催化特性,应用SEM、XRD、FTIR和XPS等技术对催化剂进行了表征。结果表明,活性组分摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的催化性能影响显着;FTIR分析显示催化剂富含表面羟基,且负载金属以多种价态存在于催化剂表面;XRD和XPS结果进一步揭示负载金属以二价、叁价和四价的氧化物形式分布于催化剂表面。与单独臭氧化体系相比,pH 3.0和pH 7.0时投加1g/LMn/Co负载硅藻土催化剂后污染物矿化率分别增加46～57%和35～40%;催化臭氧化显着提高了主要羟基芳香族中间产物、Cl~-和NO_3~-的形成以及小分子羧酸LMWCA(乙酸、草酸)的氧化速率,同时反应体系中还检测到低浓度H_2O_2;加入TBA后明显抑制了催化臭氧化反应的进行,EPR捕获实验检测出·OH捕获剂5,5-二甲基1-吡咯啉N-氧化物(DMPO)和·OH加合物的1:2:2:1特征信号,说明催化反应体系存在·OH,且产生的·OH浓度比单独臭氧化体系高,为此我们提出了催化臭氧化强化目标污染物去除的协同作用机理。4、以多孔硅藻土基陶瓷填料为载体制备了一体化Mn/Co非均相催化剂,比较了单独臭氧氧化、多孔填料/臭氧及改性多孔填料/臭氧叁种工艺处理氯代硝基苯生产废水的性能。实验结果表明,加入多孔填料和Mn/Co改性的多孔填料提高了臭氧氧化生产废水TOC和COD去除速率,前者TOC、COD去除分别增加2～11%和2.5～24%,而后者对生产废水TOC、COD去除的促进作用最为明显,分别增加35%和38%。通过填料改性能够提高填料本身的催化活性,进而强化臭氧氧化生产废水的处理效能。废水经过120min的催化臭氧化处理,色度得到基本脱除,可生化性明显改善(BOD_5/COD从0.02增至0.5左右),发光细菌急性毒性降低约25倍。从这个角度而言,催化臭氧化与生物处理工艺耦合处理此类废水是可行的。5、比较研究了单一生物和催化臭氧化(COP)/生物耦合工艺处理氯代硝基芳烃(CNACs)生产废水的性能。实验结果表明,单一生物处理可以去除生产废水中的主要污染物,但由于其色度、氨氮、TOC和COD去除效果差,处理出水难以达标;Mn/Co改性陶瓷催化剂催化臭氧氧化生产废水的试验发现,废水色度有效降低,可生化性明显提高,且催化剂经过70次的重复使用后仍保持较高活性,显示其良好的长效性和稳定性。设计了催化臭氧化-生物耦合工艺,进水COD 2840-3120mg/L、催化臭氧化停留时间1h、SBR停留时间10h条件下稳定运行一个月,出水平均氨氮、COD、BOD_5、TOC浓度和色度去除率分别为80%、95.8%、93.8%、97.6%和99.3%,出水氨氮、COD、BOD_5和色度分别为10mg/L、128mg/L、27.5mg/L和20倍。结果揭示构建的耦合系统是一种有应用前景、适于处理含难降解CNACs生产废水的经济、高效工艺。(本文来源于《浙江大学》期刊2010-01-01）

李炳智,徐向阳,朱亮^[3]（2008）在《氯代硝基苯类废水臭氧化动力学和机理》一文中研究指出采用半连续臭氧化工艺处理氯代硝基苯类废水,对氯代硝基苯(ClNBs)臭氧化过程反应动力学、臭氧分子与自由基氧化反应的贡献、过程降解机理等方面进行了研究。结果表明,ClNBs降解遵循准一级反应动力学,降解速率顺序为o-CNB<m-CNB<p-CNB,同时反应速率常数随反应体系pH的升高、目标污染物和自由基猝灭剂浓度降低而增大。但ClNBs的矿化速率远低于其降解速率,表明臭氧化不能彻底矿化ClNBs。HPLC和GC-MS结果表明,ClNBs主要被转化为氯酚、硝基酚、氯代硝基酚、硝基苯、氯苯和低分子的羧酸等物质。通过评估臭氧分子和自由基在反应中的贡献发现,自由基起决定性作用。因此,强化自由基产生的高级氧化工艺可对氯代硝基苯污染环境进行有效的修复和治理。(本文来源于《化工学报》期刊2008年08期）

氯代硝基苯类废水论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

氯代硝基苯(ClNBs)是一大类含氯含硝基芳香烃化合物,广泛用作医药、染料、农药生产的中间体,同时也是美国EPA、欧共体及中国优先控制的持久性有毒难降解有机污染物。由于ClNBs长期的大规模生产和应用,致使我国许多河流、湖泊、农田甚至地下水均受到不同程度的污染,对人体健康和水环境安全构成了严重威胁,为此开发高效经济的废水处理和污染修复创新工艺十分迫切。本论文以臭氧化和催化臭氧化技术为手段,以ClNBs及其生产废水为研究对象,开展了臭氧化、催化臭氧化降解ClNBs,催化臭氧化一生物降解耦合工艺处理高浓度ClNBs生产废水等相关研究,取得了如下研究结果:1、以邻、间、对氯硝基苯(o-ClNB、m-ClNB和p-ClNB)为目标污染物,通过研究pH和气体流速对臭氧质量传递系数的影响确立ClNBs稳态臭氧化条件,进而开展污染物初始浓度、自由基猝灭剂(TBA)等关键因子对臭氧化系统ClNBs去除效率的影响研究,以期揭示臭氧化体系去除水中ClNBs类难降解有机物的稳态动力学及机理。实验结果表明,ClNBs的降解遵循准一级反应动力学,其速率常数随pH的升高而增加,随初始污染物和自由基猝灭剂浓度的增加而下降;ClNBs的去除速率速率依次为:o-ClNB＜m-ClNB＜p-ClNB,并与臭氧反应的剂量比均为1:1。动力学分析发现,o-ClNB、m-ClNB和p-ClNB与O_3直接反应速率常数(k_D)分别为6.342×10~(-3)、3.890×10~(-2)、6.442×10~(-2)L·mol~(-1)·s~(-1),与羟基自由基反应的间接速率常数(K_(OH))分别为2.037×10~9、2.398×10~9、3.869×10~9L·mol~(-1)·s~(-1);pH≥7时,ClNBs臭氧化95%以上为·OH贡献。利用GC-MS、LC-MS对叁种ClNBs的臭氧化中间产物分析发现,产物主要分为酚类物质和开环的脂肪族化合物,推测ClNBs臭氧化降解途径可能为:·OH通过亲电反应取代苯环上的氯基、硝基或氢原子,形成芳环自由基进而氧化为酚类物质,进一步脱氯、脱硝基或氢被夺去生成多羟基的取代酚后再开环(或直接发生苯环开环),最终转化为小分子的醛、酮和羧酸等化合物。由于氯和硝基取代位置的不同,导致苯环上碳原子的电子云密度具有一定的差异,研究发现p-ClNB在臭氧化过程中氯基和硝基可以被·OH取代生成硝基酚和氯酚,而在o、m-ClNB的氧化产物中未检出硝基酚和氯酚,叁种ClNBs苯环上的氢均可被·OH取代,生成硝基氯酚,·OH与苯环上H发生取代反应的几率与相应碳原子的电子云密度具有一定的相关性。2、比较了七种金属离子及其组合均相催化臭氧化降解ClNBs的效能,通过研究pH值、金属离子投量和羟基自由基猝灭剂对ClNBs臭氧化去除性能、有效臭氧消耗量的影响,优选高效强化臭氧化效率的金属离子并推测可能的催化机理。实验结果表明,金属离子的投加均可强化臭氧化系统ClNBs的去除速率及矿化程度。单一离子系统中增加金属的投量可以提高ClNBs的去除速率,然而金属离子浓度超过一定范围污染物去除速率不再增加;在单一金属离子投量为0.4mM、pH 2.0时,强化因子顺序为:Co~(2+)≥V~(4+)＞Fe~(2+)≥Fe~(3+)≥Zn~(2+)≥Ni~(2+)＞Mn~(2+),反应介质pH的改变对金属离子强化臭氧化系统性能的影响较大;在组合离子臭氧化系统中,Mn~(2+)、V~(4+)离子共存对ClNBs臭氧化去除存在抑制作用;通过比较污染物降解过程臭氧消耗情况发现,O_3/Mn(2+)-C~(2+)双金属催化臭氧化系统具有较好的ClNBs去除特性。同时,TBA明显抑制ClNBs的去除,表明均相催化臭氧化系统中ClNBs的去除机制以自由基反应为主。3、以硅藻土为载体制备锰氧化物(MnO_x)和钴氧化物(CoO_x)复合金属催化剂,研究了其对硝基苯(NB)和p-ClNB臭氧化的催化特性,应用SEM、XRD、FTIR和XPS等技术对催化剂进行了表征。结果表明,活性组分摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的催化性能影响显着;FTIR分析显示催化剂富含表面羟基,且负载金属以多种价态存在于催化剂表面;XRD和XPS结果进一步揭示负载金属以二价、叁价和四价的氧化物形式分布于催化剂表面。与单独臭氧化体系相比,pH 3.0和pH 7.0时投加1g/LMn/Co负载硅藻土催化剂后污染物矿化率分别增加46～57%和35～40%;催化臭氧化显着提高了主要羟基芳香族中间产物、Cl~-和NO_3~-的形成以及小分子羧酸LMWCA(乙酸、草酸)的氧化速率,同时反应体系中还检测到低浓度H_2O_2;加入TBA后明显抑制了催化臭氧化反应的进行,EPR捕获实验检测出·OH捕获剂5,5-二甲基1-吡咯啉N-氧化物(DMPO)和·OH加合物的1:2:2:1特征信号,说明催化反应体系存在·OH,且产生的·OH浓度比单独臭氧化体系高,为此我们提出了催化臭氧化强化目标污染物去除的协同作用机理。4、以多孔硅藻土基陶瓷填料为载体制备了一体化Mn/Co非均相催化剂,比较了单独臭氧氧化、多孔填料/臭氧及改性多孔填料/臭氧叁种工艺处理氯代硝基苯生产废水的性能。实验结果表明,加入多孔填料和Mn/Co改性的多孔填料提高了臭氧氧化生产废水TOC和COD去除速率,前者TOC、COD去除分别增加2～11%和2.5～24%,而后者对生产废水TOC、COD去除的促进作用最为明显,分别增加35%和38%。通过填料改性能够提高填料本身的催化活性,进而强化臭氧氧化生产废水的处理效能。废水经过120min的催化臭氧化处理,色度得到基本脱除,可生化性明显改善(BOD_5/COD从0.02增至0.5左右),发光细菌急性毒性降低约25倍。从这个角度而言,催化臭氧化与生物处理工艺耦合处理此类废水是可行的。5、比较研究了单一生物和催化臭氧化(COP)/生物耦合工艺处理氯代硝基芳烃(CNACs)生产废水的性能。实验结果表明,单一生物处理可以去除生产废水中的主要污染物,但由于其色度、氨氮、TOC和COD去除效果差,处理出水难以达标;Mn/Co改性陶瓷催化剂催化臭氧氧化生产废水的试验发现,废水色度有效降低,可生化性明显提高,且催化剂经过70次的重复使用后仍保持较高活性,显示其良好的长效性和稳定性。设计了催化臭氧化-生物耦合工艺,进水COD 2840-3120mg/L、催化臭氧化停留时间1h、SBR停留时间10h条件下稳定运行一个月,出水平均氨氮、COD、BOD_5、TOC浓度和色度去除率分别为80%、95.8%、93.8%、97.6%和99.3%,出水氨氮、COD、BOD_5和色度分别为10mg/L、128mg/L、27.5mg/L和20倍。结果揭示构建的耦合系统是一种有应用前景、适于处理含难降解CNACs生产废水的经济、高效工艺。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。