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摘 要

染料、医药和炸药等生产过程中产生大量高浓度高色度的硝基酚类废水，此类化合物对人和微生物毒性大，而且随着苯环上硝基数增多，硝基酚废水浓度增高，爆炸性也增强。因此，开发行之有效的处理该类高浓度高色度的废水技术面临新的挑战。

本文采用Fenton法氧化处理化工厂酚钠实际废水（COD=12530 mg·L^-1，色度（倍）=50000，2, 4-二硝基苯酚=7912 mg·L^-1）。Fenton氧化实际废水的最优参数：pH为3，H₂O₂投加量为21300 mg·L^-1（4/5 Qth），Fe² 浓度为439 mg·L^-1，温度为85ºC，在该条件下，COD、TOC和色度去除率分别为94%、77%和100%，主要化合物2, 4-二硝基苯酚全部被去除。高浓度硝化废水的温度远高于室温，高温Fenton工艺可能适合作为此类高浓度废水的预处理方法。

关键词：Fenton氧化 2, 4-二硝基苯酚 废水 高浓度

Abstract

In the process of dye, medicine and explosive production, a large number of nitrophenol wastewater with high concentration and high chroma are produced. These compounds have stable chemical properties and great toxicity to human beings and microorganisms, which are also difficult to biodegrade organic compounds. Moreover, with the increase of the number of nitro groups on the benzene ring, the explosive and the concentration of wastewater increased significantly. Therefore, it is a new challenge to develop effective wastewater treatment technology for high concentration and high chroma wastewater.

Fenton process was used to oxidize the actual wastewater of sodium phenolate from chemical plant. The optimal parameters of Fenton oxidation for actual wastewater were pH of 3, H₂O₂ dosage of 21300 mg·L^-1 (4/5 Qth), Fe² concentration of 439 mg·L^-1 and temperature of 85°C. Under these conditions, the removal rates of COD, TOC and chroma were 94%, 77% and 100%, respectively, and the main compound of 2, 4-dinitrophenol was completely removed. The temperature of high concentration nitrification wastewater is much higher than room temperature, therefore high temperature Fenton process may be suitable for the pretreatment of this kind of high concentration wastewater.

Key Words: Fenton oxidation;2, 4-Dinitrophenol;Wastewater;High-concentration

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 硝基酚类实际废水的特点及危害 1

1.3 硝基酚类实际废水的经典处理方法 1

1.3.1 物理法 2

1.3.2 传统化学法 3

1.3.3 生物法 3

1.4 Fenton氧化法 4

1.4.1 作用机理 4

1.4.2 Fenton试剂的影响因素 5

1.5 Fenton氧化法的研究进展 5

1.6 本课题的研究意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验仪器与试剂 7

2.1.1 实验废水的来源 7

2.1.2 实验试剂 7

2.1.3 实验主要器材 8

2.2 实验步骤 8

2.3 实验分析方法 9

2.3.1 COD的测定方法 9

2.3.2 TOC的测定方法 9

2.3.3 色度的测定方法 10

2.3.4 目标有机物的检测方法 10

2.4 本章小结 11

第三章 结果与讨论 13

3.1 废水特性 13

3.2 酚钠废水氧化降解反应中影响因数的研究 13

3.2.1 二价铁离子浓度的影响 13

3.2.2 初始pH值的影响 14

3.2.3 温度的影响 15

3.2.4 过氧化氢投加量的影响 17

3.2.5 过氧化氢投加方式的影响 18

3.3 小结 19

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 文献综述

1.1 前言

随着工业化进程加快，用水量不断增加，不可避免的产生了大量工业污水。这类废水未得到有效处理直接被排放，严重污染水环境，同时也加剧了水资源短缺的矛盾。我国水资源的总储量平均每年达28000亿立方米，但人均水资源拥有量仅为2340立方米，只有全球人均的1/4^[1]。

近年来我国化工行业的工业废水处理和利用工作取得了较大进展，但废水排放达标率仍不高，尤其是高浓度难降解的硝基酚类废水的处理，依然面临巨大的挑战。十三五规划以来，国家对维护绿色环境越来越重视，制定了一系列严格的环保法案。因此，研究分析水处理的现状并开发出高效且实用的化工废水处理技术具有重要的现实意义。本文考察的对象是工业酚钠废水。

1.2 硝基酚类实际废水的特点及危害

硝基酚类废水主要来自于制药和纺织业，是一种来源广、水量大、危害十分严重的工业废水之一。酚类化合物是原型质毒物，对一切生物都有毒害作用。其可以穿透皮肤及黏膜的接触而吸入进入体内，让细胞失活，引发神经系统病变^[2]。

硝基酚类废水是一种公认的致癌物质，被污染水体氧平衡将被严重破坏，水中酚类物质达到0.002-0.015 mg/L时，加氯消毒会产生恶臭，水资源不能饮用。含酚量达0.1-0.2 mg/L时，鱼类就不可食用。高于10 mg/L时，鱼类及其余水生物将无法活着。硝基酚类废水会强烈抑制水体的生命活动。含酚废水在我国也被列为重点解决的有害废水之一^[3]。

1.3 硝基酚类实际废水的经典处理方法

为处理硝基酚类的水体污染，多年来，全球科学家做出了不懈的努力与奋斗，研究出了多种方案，大体分为以下几类：

1.3.1 物理法

最早的废水处理处理方法是物理法，随着现代科技不断发展，传统与现代结合出了许多新的方法。吸附法作为最为传统的方法之一，不少人开拓出新的吸附物质。薛磊等^[4]探讨分析了大孔树脂吸附法在含酚废水处理中的应用，通过与实际相结合重点分析了大孔树脂吸附法的实际效用。研究表明，树脂吸附法可以用于高浓度和低浓度含酚废水的处理，吸附效果显著，树脂对酚具有较高的选择性。高健等^[5]利用三波长分光光度法测量了废水中痕量硝基酚类，简化了操作步骤，误差较小。张全兴等^[6]发现了H-103树脂的吸附率达99.9%以上。

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