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本课题总结了目前糖蜜酒精废液的主要处理方法和研究现状,以糖蜜酒精废液的脱色率和COD去除率为指标,研究了超声波联合臭氧技术在对糖蜜酒精废液处理上的效果,以及各因素对超声波联合臭氧处理废液效果的影响,并对糖蜜酒精废液的降解机理进行了初步探讨。主要研究结果如下:
1.通过考察臭氧混合气体流量、超声功率、废液pH值、反应主体温度各因素对糖蜜酒精废液降解的影响。得出脱色的最优条件分别为:超声功率200W,臭氧混合气体流量0.08m3/h,废液pH值9.00,反应主体温度50.0℃,在以上条件下,处理120min后,糖蜜酒精废水的脱色率达92.12%;COD去除的最优条件分别为:超声功率300W,臭氧混合气体流量0.08 m3/h,废液pH值9.00,反应主体温度50.0℃,在以上条件下,处理120min后,糖蜜酒精废水的COD去除率达39.64%。
2.选取废液pH,臭氧混合气体流量,超声功率,反应主体温度做L9(34)正交实验。得出最佳脱色条件为臭氧混合气体流量为0.10 m3/h,废液pH值为10.00,超声功率为200W,温度为50.0℃,其中臭氧混合气体流量对脱色率的影响显著。最佳COD去除条件为臭氧混合气体流量为0.10m3/h,废液pH值为10.00,超声功率为300W,温度为50.0℃,其中臭氧混合气体流量对COD去除率的影响显著。综合考虑废液脱色率和COD去除率,超声强化臭氧氧化糖蜜酒精废液的最佳条件为臭氧混合气体流量为0.10m3/h,废液pH值为10.00,超声功率为200W,温度为50.0℃,反应60min后脱色率为80.17%,COD去除率为30.84%。
3.以糖蜜酒精废液的吸光度表示废液中总有色物质的浓度。采用尝试法求得超声强化臭氧的反应级数为一级,其中线性相关系数R2=0.97422;反应活化能Ea=1.32×104,指前因子A=2.45mol-1.L.s-1,超声强化臭氧的宏观脱色动力学方程为: In B=-0.8962exp((?))t+1n0.295
4.单独超声对糖蜜酒精废液的降解作用很小;超声对臭氧处理糖蜜酒精废液具有强化作用,处理后废液中有酸性物质的生成。在实验条件下处理60min后,美拉德色素的降解率为97.03%。
5.超声强化臭氧氧化糖蜜酒精废液的机理表现为:超声机械效应增加反应体系中的紊乱度,使O3分配的更均匀。超声空化效应一方面增加臭氧的溶解度,使O3在糖蜜酒精废液中缺电子部位发生亲核反应,在电子云密度高的部位发生亲电反应,废液得到降解;另一方面超声空化效应使O3产生更多的高活性的无选择性的·OH,使糖蜜酒精废液中的不饱和键发生断裂,生成较低级的羧酸衍生物。