介质阻挡放电处理苯胺废水的试验研究

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近年来,苯胺的工业需求逐年上涨,由此产生的苯胺类废水如果不及时处理,就会造成不可恢复的环境污染。2012年年底山西苯胺泄漏事件就给社会敲响了一个警钟,不仅给当地居民带来了严重的饮水安全问题,而且还对周边省市造成了生态安全隐患。目前研究苯胺废水的处理方法有很多,但是大多数还处于发展阶段,每种方法也都存在着各自的问题,比如:吸附法存在吸附材料再生问题,同时可能产生二次污染;化学法效果好但是处理成本高,且研究热点在于各种高级氧化技术的深入;生物法处理周期较长,且处理效果受环境条件影响较大。由此可见,苯胺类废水的治理已成为工业污水处理中需要长期面对的一个问题。  介质阻挡放电(DBD)是一种新型的高级氧化技术,传统上经常将其用于制造臭氧,紫外杀菌等。由于这种技术集电子撞击、紫外光解、化学氧化、超声空化等原理于一身,所以在环境保护中也有很大的应用范围和潜在优势,目前常用在废气净化、有机废水处理、材料改性等方面。这种技术的特点是放电持久稳定、反应器简单且能耗相对较低,具有更高的工业应用价值和潜力。因此本文采用介质阻挡放电技术针对模拟的苯胺废水进行了相关的处理试验研究,通过考察影响苯胺降解和COD去除的主要因素,分析了苯胺的降解产物和历程。  1.以苯胺作为特征污染物,用纯水配制成苯胺模拟废水作为处理对象,在常温常压下进行放电处理试验,考察因素有苯胺溶液初始浓度、输出电压、时间、pH、放电极板间距,研究了不同条件下苯胺降解率,确定了试验选用的最佳条件;即在20kv,苯胺初始浓度为100mg/L,pH为9,电极距反应器底部距离为5mm,放电时间总长为20min时,苯胺降解率为80%左右,COD去除率仅维持在13%左右,由此可以推断出苯胺只是大部分被转化成其他有机中间体,只有很少部分被降解成CO2和H2O2。  2.添加一定含量的Fe2+和草酸铁,可以提升苯胺的降解率和COD去除率,但是提高程度有限,苯胺转化的部分远远大于苯胺被降解的部分;碳酸钠的添加会降低苯胺去除率,载气(O3、O2、空气)的通入对苯胺的降解影响不大;添加Fenton试剂,溶液中苯胺降解率达到100%,COD去除率也可以达到80%。  3.通过气质联用仪测得DBD系统降解苯胺溶液20min后的产物,检测到降解产物主要有2-硝基酚、苯酚、对苯醌等中间产物;通过原子发射光谱法测定气相中的活性粒子,主要有O3、OH+、N2O+、NO;并通过pH变化和苯胺降解变化的动力学方程,分析了苯胺在DBD系统中的机理。  4.通过显色物质的色度变化,间接测定了反应器水中的O3和H2O2的浓度变化,结果表明其对苯胺分解起了重要作用,且浓度变化和苯胺降解变化率呈一致的趋势。
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