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摘 要

Fenton氧化法处理效果好，操作简便，反应设备简单，常应用于工业废水的预处理或深度处理，但也有易产生二次污染、投资成本高的缺点。本文利用纳米Fe₃O₄的非均相类Fenton体系，催化氧化降解橙黄Ⅳ的染料废水，克服传统的均相体系成本高、产生沉淀的不足。通过单因素实验和正交实验，分别研究传统Fenton氧化法和纳米Fe₃O₄的非均相类Fenton体系中，以TOC去除率为考察指标研究H₂O₂投加量、催化剂投加量、废水初始pH、反应时间等因素的影响能力。实验结果表明，传统Fenton氧化法的最佳组合条件为：调节废水的pH为4、投加10mL/L的30%H₂O₂、2g/L的FeSO₄·7H₂O、反应时间为60min。纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水的最佳组合条件为：投加2mL/L的H₂O₂、9g/L的纳米Fe₃O₄、调节废水的pH为2、反应时间为60min。

关键词：染料废水 传统Fenton氧化法 纳米Fe₃O₄ 非均相体系

The experimental research of degradation Orange Ⅳ in heterogeneous system

Abstract

Fenton oxidation is often used in pretreatment or advanced treatment of industrial wastewater.It has the assets of good processing effect, work simplification and simple reaction facility,but it also has the defects of high cost and easy to cause secondary pollution.In this paper,nano Fe₃O₄ was the catalyst in the heterogeneous Fenton system to degrade orange Ⅳ dye wastewater .It overcomed high cost of the homogeneous system and reduced precipitation.Single factor experiment and orthogonal experiment were used to study the influence of the initial pH,H₂O₂ dosage,catalyst dosage,reaction time in two systems.According to the experiment,the best combination conditions of traditional Fenton oxidation were as follows:the H₂O₂ dosage was 10mL/L,FeSO₄·7H₂O dosage was 2g/L,the initial pH of wastewater was 4,the reaction time was 60minutes.In the meantime,the results of the heterogeneous Fenton system of nano Fe₃O₄ were as follows:the H₂O₂ dosage was 2mL/L,nano Fe₃O₄ dosage was 9g/L,the initial pH of wastewater was 2,the reaction time was 60minutes.

Key Words: Dye wastewater; Traditional Fenton oxidation; Nano Fe₃O₄; Heterogeneous system

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

Abstract……………………………………………………………………………II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 染料废水处理现状 1

1.2.1 染料废水来源及特点 1

1.2.2 染料废水处理技术 1

1.3 传统Fenton氧化法 4

1.3.1 传统Fenton氧化法的反应机理 4

1.3.2 传统Fenton氧化法的应用 4

1.4 传统Fenton氧化法的改进 5

1.4.1 类Fenton法 5

1.4.2 Fenton法与其他技术联用 6

1.5 研究目的与方法 8

第二章 实验试剂、仪器与方法 9

2.1 实验试剂 9

2.2 实验仪器 9

2.3 实验方法 10

2.3.1 传统Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水 10

2.3.2 纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水 11

2.4 分析方法 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 传统Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水 14

3.1.1 H₂O₂投加量对Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水的影响 14

3.1.2 催化剂投加量对Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水的影响 14

3.1.3 废水初始pH对Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水的影响 15

3.1.4 反应时间对Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水的影响 16

3.1.5 传统Fenton氧化降解橙黄Ⅳ废水四因素三水平正交实验 16

3.2 纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水 17

3.2.1 H₂O₂投加量对纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水的影响 17

3.2.2 催化剂投加量对纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水的影响 18

3.2.3 废水初始pH对纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水的影响 19

3.2.4 反应时间对纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水的影响 19

3.2.5 纳米Fe₃O₄非均相催化降解橙黄Ⅳ废水四因素三水平正交实验 20

3.2.6 纳米Fe₃O₄作催化剂重复利用实验 21

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 课题背景

在工业印染过程中，染料会随废水排出，损耗比例为10%~20%，而染料废水与可污染水体的体积比约为1:20^[1]。据调查显示，以染料产量及使用量为量化指标，我国染料业发展已位于世界前列，而产生的废水若没有经过有效处理，排放后会对水环境造成巨大污染。

染料废水不仅会引发水体污染，还危害人体及动物体健康，影响水生生物及微生物生长等。染料废水中的污染物主要为染料、生产过程中的化工产物及金属元素，其中染料色度高、吸光性强，会降低水体透明度和影响水体自净能力，难降解的重金属元素在自然系统中不断累积，而在生产过程中使用的化工产物如许多洁净剂中含有氮、磷元素会造成水体富营养化^[2]；某些染料具有毒性和致癌性，譬如各国限制的Azo偶氮染料，由于分子结构中都含有偶氮键（）且与两个烃基相连，使其具有致癌作用，人体或动物体长期与这类染料接触，会引起癌变^[3]。

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