湿式氧化降解β-萘磺酸钠模拟废水的研究

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萘磺酸盐系列产品广泛存在于生物、医药、染料等行业中,是一种十分重要的精细化工产品。但在萘磺酸盐系列产品的生产过程中会产生大量的废液,废液不仅COD高、色度高、而且难以生物降解,是国内外环保界公认的治理难题。研究开发此类难降解有机污染物经济实用的处理技术对我国萘磺酸系列产品的生产有着重要的意义。本文以β-萘磺酸钠溶液模拟废水为目标物进行湿式氧化处理的研究。  本研究以COD去除率作为技术指标,首先对湿式氧化处理β-萘磺酸钠模拟废水进行工艺条件研究。研究发现,反应温度对废水处理效果有着直接影响,当达到反应所需的温度后,温度越高,反应速率越快,废水处理效果越好,在250℃取得预期的去除效果;氧分压对废水处理效果的影响也较为明显,氧气越充足,反应速率越快;碱性条件比强酸性条件更适合β-萘磺酸钠的降解;适当地增大搅拌速率可以加快反应速率及提高COD去除率;1.00~4.00g/L浓度的去除率较好且相近,而过高浓度的废水则达不到理想的去除率。根据单因素实验结果,可确定实验最优工艺条件为:反应温度250℃,氧分压2.0MPa,初始pH值8.00,搅拌速率400r/min,废水初始浓度4.00g/L。在此条件下,反应60分钟后,废水COD去除率可达80%以上。采用半经验降解数学模型对上述每组单因素实验数据进行动力学拟合,得到拟合效果较好的一级动力学方程,为工程应用提供了可鉴的数学模型。  另外,本研究在最优工艺条件下对β-萘磺酸样品采用液相色谱-质谱联用法(LC-MS)进行降解机理分析,发现β-萘磺酸在湿式氧化处理中磺酸基先被脱去羟基化,生成萘酚,接着被羟基自由基进攻生成1,2萘二酚,随着反应的进行,再进一步被氧化为1,2萘醌,萘醌开环后生成邻苯二甲酸(酐),然后进一步氧化成苯酚、短链羧酸,最后生成CO2和水。
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