论文总字数：19611字

摘 要

制药和农药生产过程中会产生大量硝基酚类废水，这类化合物是高毒性有机物，难降解，具有生物累积性，对生物和环境危害很大。铁碳微电解法是目前应用较为广泛的一种方法，它的优势在于效率高，成本低，但不能完全降解苯环类有机物。本研究采用铁碳微电解耦合双氧水处理对硝基苯酚，利用微电解产生的Fe² 与H₂O₂构成芬顿试剂，芬顿反应生成的羟基自由基会氧化降解苯环类化合物。本实验以COD去除率、对硝基苯酚去除率作为指标，通过单因素试验，研究溶液的初始浓度、初始pH和H₂O₂投加量对对硝基苯酚处理效果的影响。

实验结果表明：pH为1是铁碳微电解处理浓度为500 mg·L^-1对硝基苯酚废水的最优反应条件；不同的H₂O₂投加量会有不同的效果，H₂O₂投加量为0.7 Qth (PNP)（Qth：完全氧化有机物所需的理论值）时效果最好，能将溶液中的有机物完全降解，沉降物质表面无有机物存在，苯环可全部打开。与普通的铁碳微电解进行对比，铁碳微电解耦合双氧水法对PNP的COD去除率有明显的加强作用。

关键词：铁碳微电解 对硝基苯酚 H₂O₂ 类Fenton

Abstract

In the process of pharmaceutical and pesticide production, a large amount of nitrophenol wastewater will be produced. These compounds are highly toxic organic compounds, which are difficult to degrade and have biological accumulation, causing great harm to biology and the environment. Iron carbon micro-electrolysis is a widely used method at present. It has the advantage of high efficiency and low cost, but it cannot completely degrade benzene ring organic compounds. In this study, p-nitrophenol was treated with fe-carbon micro-electrolysis coupled hydrogen peroxide, and Fe² and H₂O₂ generated by micro-electrolysis were used to form a fenton reagent. The hydroxyl radicals generated by the fenton reaction could oxidize and degrade benzene ring compounds. In this experiment, COD removal rate and p-nitrophenol removal rate were used as indexes. Through single factor test, the effects of initial concentration, initial pH and H₂O₂ dosage of the solution on the treatment effect of p-nitrophenol were preliminarily studied.

The results showed that pH value of 1 was the optimal reaction condition for iron carbon micro-electrolysis of 500 mg· l-1 p-nitrophenol wastewater. Different dosage of H₂O₂ will have different effects. When the dosage of H₂O₂ is 7/10 Qth (PNP) （Qth :The theoretical value required for complete oxidation of organic matte）, the effect is the best. The organic matter in the solution can be completely degraded, no organic matter exists on the surface of the settling material, and the benzene ring can be opened completely. Compared with the common iron-carbon micro-electrolysis, the iron-carbon micro-electrolysis coupled hydrogen peroxide method can significantly enhance the COD removal rate of PNP.

Key Words: iron-carbon micro-electrolysis; p-nitrophenol; hydrogen peroxide; class fenton

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 对硝基苯酚的性质、来源及危害 1

1.2.1 对硝基苯酚的性质 1

1.2.2 对硝基苯酚的来源与危害 1

1.3 硝基酚类废水的处理方法 2

1.3.1 物理法 2

1.3.2 生物法 3

1.3.3 化学法 3

1.3.4 电化学法 5

1.4 铁碳微电解法的机理 5

1.4.1 原电池反应 5

1.5 微电解填料发展介绍 6

1.6 本课题的研究意义 7

第二章 实验部分 8

2.1 试验器材和材料 8

2.2 测定方法 8

2.2.1 化学需氧量的测定 9

2.2.2 对硝基苯酚及对氨基苯酚浓度的测定 9

2.2.3 红外光谱法(IR) 10

2.2.4 理论投加量(Qth)计算 10

2.3 实验准备 10

第三章 结果与讨论 12

3.1 PNP初始pH对降解效果的影响 12

3.2 PNP初始浓度对铁碳微电解的影响 13

3.3 铁碳微电解对沉淀产物的影响 15

3.4 H₂O₂投加量对氧化效果的影响 15

3.5 H₂O₂投加量对沉淀产物的影响 17

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 前言

随着社会经济的发展，环境污染问题受到越来越多人的关注。工业的发展一方面促进了经济的增长，另一方面工业废水的不达标排放造成了严重环境污染的局面，水被有机污染物^[1]（例如含酚类、含硝基酚类化合物）污染。石化行业、煤碳行业、医药行业和其他化工行业中硝基酚类化合物的持续释放导致地表水和地下水污染^[2]。硝基酚类化合物由于其低的生物降解率而被认为对环境有毒害，它们在自然界中被生物蓄积，具有有害作用，并影响环境。降低其对环境和人类健康生活的影响已成为处理水污染的热点问题。对硝基苯酚是水污染中主要的污染物之一，近年来处理对硝基苯酚已成为研究热点。

1.2 对硝基苯酚的性质、来源及危害

1.2.1 对硝基苯酚的性质

表1-1 对硝基苯酚的基本性质

对硝基苯酚的基础性质如表1-1所示，对硝基苯酚(PNP)是一种淡黄色结晶固体，不易挥发，在酸性溶液中呈无色，碱性溶液中呈黄色，且随着碱性加强颜色加深。对硝基苯酚易燃、有毒，在生物体内易被酶转化为亚硝基或羟胺基衍生物,衍生物可进一步生成能够与氧结合的铁血红蛋白或致癌的亚硝基胺^[3]。

1.2.2 对硝基苯酚的来源与危害

对硝基苯酚是一类重要且常用的化工原料，是制药或农药产业的重要中间体，也广泛应用于染料、皮革防腐剂等的合成，因此不可避免地在生产和使用过程中对硝基苯酚随工业废水的排放对环境造成污染。柴油和汽油发动机的废气中也发现了对硝基苯酚。此外，炼油厂、塑料、皮革、油漆、制药、农药和钢铁等不同行业释放的废水中也都被测到含有硝基酚类化合物^[4]。据调查，目前84%的对硝基苯酚来自于有机磷农药，8%来自合成对乙酰基酚^[5]（扑热息痛）。对硝基苯酚作为硝基酚类化合物，有剧毒。它对水体生物、人体以及环境带来的危害主要有：

（1）对人体的危害：对硝基苯酚是一种中等强度的环境干扰素，可通过吸入、摄入和皮肤接触等途径进入身体，使细胞变性并造成蛋白质凝固，可能出现头晕、恶心、呕吐等症状，甚至昏迷死亡。还被证明是一种内分泌干扰物，它具有雌激素和抗雄激素活性，可引起激素分泌紊乱，对代谢功能系统产生影响^[6]。

请支付后下载全文，论文总字数：19611字