论文部分内容阅读
随着油田含水率的提高和原油开采量的不断增长,油田采出水的产生量快速增加,且部分油田采出水需要排放到外部环境中。油田采出水中含有多种多环芳烃,其具有强致癌致畸性,并且难降解在环境中停留时间长给生态环境和人类健康带来极大威胁,工业界和政府目前急需可以快速有效的油田采出水处理方法。光催化氧化技术是现在国内外用于处理工业废水的一种先进技术,能够有效地将难降解有机物氧化分解,然而国际上将该方法应用在油田采出水处理方面的研究还很少,特别是缺少对其反应机理和处理效果影响因素的深入探讨。国内的大部分研究也是对光催化氧化技术处理农药废水、造纸制浆废水、焦化废水等工业废水的应用研究,尚未进行应用于油田采出水处理的研究。针对这些问题,本论文中以菲、芴为代表性多环芳烃研究对象,研究了在254nm和365nm波长条件下UV/H2O2/TiO2和UV/Fenton体系中处理多环芳烃的过程和效果,使用正交实验法分析探讨了光催化氧化处理油田采出水中多环芳烃的影响因素如催化剂投加量、pH值、H202投加量、光照时间等,并优化和确定其相应的适宜条件。本研究的主要结果总结如下：(1)采用UV/H2O2/TiO2光催化处理油田采出水中多环芳烃的实验,在254nm波长条件下,多环芳烃最高去除率为69.6%,影响因素的主次顺序为：光照时间>Ti02浓度>pH值>H202用量；在365nm波长条件下,多环芳烃最高去除率为69.7%,影响因素的主次顺序为：光照时间>H202用量>Ti02浓度>pH值,影响因素的主次顺序有所差别。通过对各个因素的影响分别进行了实验分析,结果显示最佳反应条件组合为：在254nm波长条件下,最佳反应条件组合为Ti02浓度2.2g/L、H2O2用量0.15mmol/L、pH值为7、光照时间1.5h；在365nm波长条件下,最佳反应条件组合为：Ti02浓度2.2g/L、H2O2用量0.15mmol/L、pH值为7、光照时间3.5h。(2)采用UV/Fenton光催化处理油田采出水中多环芳烃的实验,在254nm波长条件下,多环芳烃最高去除率为71.6%,影响因素的主次顺序为：Fe2+浓度>光照时间>pH值>H202用量；在365nm波长条件下,多环芳烃最高去除率为69.7%,影响因素的主次顺序为：光照时间>pH值>H202用量>Fe2+浓度,影响因素的主次顺序有所差别。通过对各个因素的影响进行分别进行了实验分析,结果显示最佳反应条件组合为：在254nm波长条件下,最佳反应条件组合为：Fe2+浓度1.8mmol/L、H2O2用量0.15mmol/L、pH值为4、光照时间1.25h；在365nm波长条件下,最佳反应条件组合为：Fe2+浓度1.08mmol/L、H2O2用量0.15mmol/L、pH值为4、光照时间1.5h。(3)通过UV/H2O2/TiO2和UV/Fenton光催化氧化途径都能产生大量的羟基自由基·OH,具有极强的氧化性,可以快速将多环芳烃氧化为小分子化合物或水和CO2。(4) UV/H2O2/TiO2和UV/Fenton两种方法都能有效去除废水中的难降解有机物,但在实际应用中也有其局限性,Ti02光催化活性和UV/Fenton反应都受到溶液pH值等因素的限制,今后的研究方向建议是提高Ti02光催化活性和拓宽UV/Fenton实际反应条件的限制范围。