电气石/H2O2体系处理硝基苯废水的研究文献综述

 2022-12-25 12:02:25

开题报告内容：

  1. 研究背景与目的

硝基苯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于工业生产、医学制药、染料纺织等领域[1]，是一种污染范围广、危害性大的工业污染物。硝基苯类化合物可通过呼吸道吸入或皮肤吸收进入人体，主要作用于血液、肝及中枢神经系统，可引起神经系统症状、贫血和肝脏疾患。对水体水质及各种水生生物具有很大的危害性[2]。因此，中国及美国国家环境保护局已经把硝基苯列为优先控制的环境污染物之一[3]。

PTA废水含有对苯二甲酸、对二甲苯、甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、醋酸甲酯、醋酸、钴、锰等污染物。废水通常呈酸性，COD及有机酸含量较高，废水水质也不稳定，属于比较难处理的废水[4]。PTA 生产过程中要使用锰钴催化剂，PTA 废水中锰、钴等重金属含量偏高。常规的水处理方法处理PTA 废水时，对COD 的去除效果较好，但是对锰、钴等重金属的去除效果并不理想，废水中残余锰是引起色度偏高的主要原因[5]。

化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。它通常被认为是废水、废水处理厂出水和受污染的水中能被强氧化剂氧化的物质（一般为有机物）的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示[6]。

Fenton试剂是一种Fe2 的酸性溶液和H2O2的混合物。1964年，加拿大学者 H. R. Eisenhauer首次使用Fenton反应处理苯酚和烷基苯废水，开创了Fenton反应在废水处理领域的先例[7]。Fenton试剂氧化法因操作简单、处理效率高、设备简易、对后续处理无毒害作用等优点而被广泛用于难降解物质的处理或预处理，表现出良好的工业应用前景[8]。

Fenton试剂法根据其在废水处理中的不同应用分为传统Fenton试剂法和类Fenton试剂法两种概念。传统Fenton试剂法即单独采用Fe2 /H2O2体系氧化法，此法多用于含低浓度有机物的废水处理，对于含有高浓度有机废水的处理操作中，传统Fenton试剂法存在明显的劣势。类Fenton试剂法是在传统方法的基础上，结合其他条件协同处理的方法，进而加强了对废水中有机物的处理[9]。

电气石是一种结晶状硼硅酸盐矿物，含有铝、铁、镁、钠、锂和钾等元素。黑电气石是电气石中最为常见的一种，其化学通式为NaFe32 Al6(BO3)3-Si6O18(OH)4，具有独特的热电性和压电性。实验结果证明黑电气石是一种高效的非均相Fenton反应的催化剂，可与过氧化氢进行类芬顿反应，用于催化降解多种有机污染物[10]。

通过此次研究，探讨H2O2/电气石非均相Fenton反应最佳的反应条件，达到既能高效的降低COD值，完全去除硝基苯，又能使处理后的废水中无剩余过氧化氢，从而大大降低后续废水处理成本。

  1. 文献综述

谢成、晏波[11]等，以焦化废水原水为研究对象，采用Fenton氧化法进行预处理，在考察H2O2用量与反应时间对焦化废水中CODCr、挥发酚去除率影响的基础上，重点分析反应体系中有毒和难降解有机物浓度的变化。结果表明，焦化废水经Fenton氧化预处理不仅能取得较高的CODCr、挥发酚类物质去除率，而且能将其中有毒和难降解有机污染物氧化为较易生物降解的醇、醛、酮及有机酸等中间产物，有利于后续生物处理过程。

韦朝海[12]等研究发现，Fenton法氧化降解硝基苯过程中产生的铁离子复合物代替Fe2 作为催化剂，Fenton 反应不仅取得较高催化反应速率和降解效率，而且对硝基苯具有明显的专属性，硝基苯降解速率由初始17. 48 mg /(L·min)提高到71. 22 mg /(L·min)，反应5 min 后硝基苯去除率由9.74% 提高到91.79%; 另外在Fenton体系中引入紫外光可同时提高硝基苯和COD 去除率，因而可节约氧化剂H2O2用量。

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