文档介绍：单位代码 10475
学号 104753101107
分类号 X7
硕士学位论文
臭氧/超声-臭氧/氨基二氧化硅处理结晶紫废水研究
学科、专业: 环境科学
研究方向: 污染控制与废弃物资源化
申请学位类别: 理学硕士
申请人: 杨海洋
指导教师: 张凌教授
二〇一三年五月
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STUDY ON THE TREATMENT OF
CRYSTAL VIOLET WASTEWATER BY
OZONE, ULTRASOUND-OZONE AND
AMINO SILICA
A Dissertation Submitted to
the Graduate School of Henan University
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Science
By
Yang Haiyang
Supervisor: Prof. Zhang Ling
Date: May, 2013
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摘要
摘要
结晶紫属三苯甲烷类染料,是一种具有高毒性、致畸变、致癌、致突变的有机化合
物。在其生产和使用过程中产生的废水具有色度高、难生化降解等特点。如果将其直接
排入自然水体,会严重影响水体水质,且其进入生物体后可以转化产生危害更大的隐性
结晶紫。因此,去除废水中结晶紫,防止其进入自然水体变得至关重要。
本实验以结晶紫染料溶液为模拟废水,分别用臭氧氧化、超声-臭氧氧化和氨基二
氧化硅对结晶紫进行处理,结果如下:
(1)利用臭氧氧化法处理结晶紫废水,主要考察了溶液的初始 pH 值、溶液初始浓
度、溶液温度、臭氧投加量等因素对去除溶液化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,
COD)的影响,考察了臭氧氧化结晶紫的动力学,根据实验结果和已报道资料文献,分
析了臭氧氧化结晶紫的可能反应机理。实验结果表明,臭氧氧化处理结晶紫溶液的最佳
-1 -1
条件为:结晶紫初始浓度为 mmol•L (500 mg•L ),pH 值为 ,臭氧投加量为
-5 -1 -1
×10 mol•min (气体流速为 L•min ),处理水温为 25 ℃,在此条件下氧化 120 min,
对溶液化学需氧量去除率大于 90%。且降解过程符合准一级动力学,结晶紫可能是通过
自由基的脱甲基作用和臭氧分子及自由基的亲电、亲核反应使结晶紫分子逐渐降解。
(2)超声-臭氧联合降解结晶紫废水,考察了超声(Ultrasound, US)、超声功率和
超声频率、温度、气体流量等因素对溶液总有机碳(anic Carbon, TOC)去除效
率的影响;探讨了臭氧氧化和超声-臭氧氧化去除结晶紫的最佳反应条件。结果表明:
采用超声-臭氧联合处理时,结晶紫降解效果明显优于臭氧单独处理。当结晶紫溶液的
-1 -1
浓度为 200 mg•L 时,在最佳处理条件下(废水初始 pH 为 ,氧气流量为 L•min ,
超声功率为 100 W,频率为 30 kHz)处理 90 min 后,总有机碳的去除率达到 %。
(3)以氨基二氧化硅作为吸附剂,通过中心复合设计及响应曲面分析,考察了氨
基二氧化硅对结晶紫的吸附的影响因素,通过回归分析,拟合出结晶紫的去除率随溶液
温度、吸附剂投加量、搅拌时间和搅拌速度等因素变化的参数模型,对模型进行方差分
析显示,该二次多项式方程模型极显著,可以对未知条件下结晶紫的去除率进行预测。
通过响应曲面分析和软件优化分析,得出氨基二氧化硅对结晶紫吸附的最优条件为:温
-1
度 33 ℃,吸附剂用量 g,搅拌时间 64 min,搅拌速度 230 r•min 。其中,在实验条
件范围内,温度对吸附效果的影响最大。
关键词:结晶紫,超声-臭氧,降解,氨基二氧化硅,吸附
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ABSTRACT
ABSTRACT
As a triphenylmethane dye, crystal violet is one of high toxicity, teratogenicity, carcinogenicity,
mutagenicity substances. The crystal violet wastewater generated from the ind