超声波-Fenton工艺处理水中微量有机污染物的试验研究

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研究了超声波、Fenton工艺处理水中微量有机污染物的降解效能,考察了初始浓度、反应时间、初始pH、超声功率、反应温度等因素对超声波工艺处理腐殖酸降解效能的影响,获得了适宜的降解工艺参数;同时对比了US、Fenton、US-Fe2+、US-H2O2、US-Fenton五种不同体系降解四种微量EDCs,考察了H2O2投量、Fe2+投量、初始pH、反应时间、超声功率、反应温度等因素对超声波-Fenton工艺处理四种微量EDCs降解效能的影响,分别获得了降解四种微量EDCs适宜的工艺参数。研究结果表明:  (1)影响超声波工艺降解腐殖酸降解率大小的因素依次为:反应时间>初始pH>初始浓度>超声功率。初始pH过高会导致腐殖酸降解率的大幅下降,初始浓度越低,越有利于提高腐殖酸的降解率,腐殖酸的降解率均随超声功率的增加而略有提高,同时发现温度变化对腐殖酸的降解率几乎没有影响。超声波工艺降解250mL浓度为10mg/L的腐殖酸,适宜的工艺参数为:反应时间t=120min,初始pH值为3,超声功率1800W,反应温度25℃(±2),腐殖酸降解率能达到81.84%。  (2)不同体系降解微量EDCs的基础实验中,单独超声波和超声波外加Fe2+和H2O2无法有效地降解四种微量EDCs,单独Fenton试剂的作用能有效地降解微量有机物,但在超声波下加入Fenton试剂后,体系对微量有机物的降解率会明显提高。  (3)超声波-Fenton工艺的正交实验中,H2O2投量均是降解四种微量EDCs影响最显著的因素。影响DMP和NP降解率大小的因素依次为:H2O2投量>初始pH>反应时间>Fe2+投量>超声功率;乐果:H2O2投量>初始pH>反应时间>超声功率>Fe2+投量;五氯硝基苯:H2O2投量>反应时间>初始pH>Fe2+投量>超声功率。  (4)超声波-Fenton工艺的单因素实验中,H2O2投量过高或过低均不利于四种微量EDCs降解,同时降解率也均随Fe2+用量的增加而增大,在超声功率1800W,初始pH为3,超声时间在120min时,降解率均能达到最大,之后降解率几乎无明显增加。  (5)超声波-Fenton工艺降解四种微量EDCs适宜的工艺参数为:在相同的超声功率1800W,初始pH为3,反应时间120min下,降解DMP的最佳H2O2量为2mmol/L,Fe2+量为0.4mmol/L,即n(H2O2):n(Fe2+)为5:1,降解率可达到85.96%;降解NP和乐果的最佳H2O2量为4mmol/L,Fe2+量为0.5mmol/L,即n(H2O2):n(Fe2+)为8:1,降解率分别可达到78.70%和85.39%;降解五氯硝基苯的最佳H2O2投量6mmol/L,Fe2+量为0.4mmol/L,即n(H2O2):n(Fe2+)=15:1,降解率可达到64.86%。
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