随着工农业生产和城市化进程的加快，许多有毒有害有机污染物进入环境。例如，有机氯化物在工业领域(如化工、医药、制革、电子、农药等方面)的广泛应用。几乎所有的氯代芳烃及其衍生物都有毒性且难降解，其中相当一部分被列入美国EPA环境优先控制污染物。有机氯化物的降解处理技术是近年来环境工程学界的前沿和热点课题。又如，机械加工工业产生大量工业有机废水。虽然目前我国大型的机加工厂都建有废水处理站或委托第三方进行处理，但仍然存在着废水废液处理不能达到设计要求或处理费用较高的问题。因此，改进这类废水的处理技术，将有助于这类产业解决环保和经济问题。神龙汽车有限公司襄樊总厂是典型的机械加工工厂，规模大，生产稳定，其废水具有很好的代表性。本论文以其有机废水治理为例进行研究，将有利于寻求这一领域新的解决方案。 在环境污染治理中，成本和效果是两个重要的因素，如何在保证处理效果的条件下，降低处理成本是污染治理方法研究的中心工作。本研究的目的是，通过对零价铁、沸石、膨润土等在不同条件下对水中几种有机氯化物的降解效果的对比研究，进一步探讨铁、沸石、膨润土等对水溶液中有机氯化物的降解机理，优化其降解条件，并通过对机械加工工业有机废水的处理，达到实际应用的目的。 本次研究首先选择有机氯化合物中用途广、产量大、环境危害大的六种有机氯化物作为目标污染物，它们是二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯及氯苯等六种相对分子质量较小的有机氯化物。本文研究了不同粒度(包括纳米级零价铁)、不同纯度(普通铁屑与分析纯还原铁粉)、不同催化条件(Pd催化)、不同氧化条件(双氧水)及不同pH条件下，零价铁对有机氯化物的降解情况。同时，对比研究了不同粒度的蒙脱石、沸石、碱性流纹岩、英安岩等岩矿材料及其表面活性剂改性产物对有机氯化物的吸附和解吸情况。 其次，本次研究探讨了机械加工工业有机废水中有机物的去除方法。选择了不同絮凝剂(包括硫酸铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁和聚丙烯酰胺)进行絮凝实验。对比研究了不同粒度及不同氧化条件下，零价铁对机械加工工业有机废水中有机物的去除效果。另一方面，利用沸石、膨润土及其改性产物吸附处理有机废水。在对现有废水处理系统进行研究的基础上，对处理工艺进行了适当的改进，并显著提高了系统有机物去除效率。 本次研究的主要结论如下：1.零价铁降解有机氯化物的过程是一个完全脱氯的过程。我们的实验发现，四氯乙烯、三氯乙烯等在铁表面的降解反应是一个完全脱氯的过程，而不是顺序脱氯过程。即，当氯代有机分子被吸附在金属铁表面后，有机氯化物分子中的氯原子得到电子，被氢原子取代，直到降解为最终产物(如氯苯降解为苯，四氯乙烯及三氯乙烯降解为乙烯等)。 2.影响零价铁降解有机氯化物的因素包括：(1)酸性条件有利于有机氯化物的降解。pH值从6.0降到5.0，有机氯化物的去除量显著提高。pH值小于5.0后有机氯化物的去除量随pH值降低无明显变化。反应后体系的pH值增大，且反应前体系pH值越低，反应后pH值的增加越大。反应前的pH值为5.0，反应后的pH值上升为6.0。即使反应前的pH值达到2.0，反应后的pH值仍可以达到5.3，为弱酸性。这一现象对实际应用十分有利，因为在零价铁对有机氯化物进行降解的实际处理中，可以将反应的pH值控制在适当的较低水平，对于酸性或弱酸性废水，可以直接进行处理，而无须对处理后的系统出水进行碱中和。(2)零价铁的粒度减小有利于有机氯化物的降解。在相同pH条件下，与微米铁相比，纳米铁的有机氯化物单位质量去除量显著提高。(3)体系的水动力条件影响有机氯化物的降解，水体搅动大时，有机氯化物的降解迅速。(4)零价铁降解有机氯化物的反应中Pd起催化作用，有效降低了反应的活化能，加速反应的进程。(5)双氧水本身对本实验采用的有机氯化物没有降解作用，但双氧水与零价铁共同作用加速水中有机氯化物的去除，尤其对反应活性较小的二氯甲烷的去除效果显著。双氧水、铁共同作用下有机氯化物的去除部分是因为·OH的氧化作用，本分是有机氯化物在反应生成的氧气作用下，直接从溶液中逸出。 3.本文探讨了有机氯化物分子连接性与零价铁的反应活性的相关性。作为同系物，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的反应速率常数与分子连接性指数的0阶项(0Xv)、1阶项(1Xv)和2阶项(2Xv)均呈良好的线性相关关系。分子连接性指数中的0阶项0Xv与二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯及四氯乙烯的反应速率常数呈良好的线性相关关系，一阶项1Xv与六种有机氯化物的反应速率常数线性相关关系，因此分子连接性指数0Xvv可以用来预测氯代甲烷、氯代乙烯的反应活性。一阶项1Xv可用来预测包括氯苯在内的有机氯化物的反应活性。 4.表面活性剂改性作用有利于岩矿材料对有机氯化物的吸附。用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA-Br)对岩矿材料进行表面改性处理后，对有机氯化物的去除量总是高于那些未经改性处理的材料。表面活性剂对有机氯化物的吸附增强作用与材料本身的性质密切相关，自然材料的吸附能力越强，表面活性剂改性后对有机氯化物的吸附增强能力越强，水中有机氯化物的去除量也就越大。 5.有机物在沉积物中的有机碳—水分配系数K∝(简称为沉积物水分配系数)与岩矿材料对有机氯化物的去除量之间有较好的直线相关关系。通过该参数及其与有机氯化物吸附去除量的相关性，可以用来预测其它有机氯化物在吸附材料上的吸附作用大小。 6.不同岩矿材料对有机氯化物的吸附能力存在差异。总体上讲，吸附能力由大到小的顺序为：改性膨润土＞改性沸石＞改性英安岩＞改性流纹岩。吸附能力越强，吸附剂表面形成的“萃取层”越厚，在解吸初期有机氯化物解吸越迅速，但随着解吸的进行，“萃取层”中有机氯化物越来越少，因此解吸出的有机氯化物的量下降越迅速。另一方面，吸附能力较弱的有机氯化物最容易从吸附状态中解脱出来。因此，吸附剂与吸附质的吸附能力直接影响解吸过程：吸附能力越强，解吸能力越弱，反之，则越强。 7.零价铁与机械加工工业有机废水的反应进行较为缓慢。铁的粒度越小，有机污染物的去除效果越好。双氧水与铁共同作用下废水的CODCr有较大下降。零价铁处理污水的优点：经济合理。原料廉价易得，可望开发出简单实用、操作费用低、处理量大的水处理装置，实用性强，可同时处理多种有毒物质，占地面积小，整个装置易于定型化及设备制造工程化。 8.膨润土比沸石具有更强的降低废水COD的能力，而表面活性剂改性后沸石和膨润土去除COD的能力均有较大增强。改性沸石和膨润土是极具潜力的机械工业废水的处理材料。 9.本文对机械加工工业有机废水处理技术絮凝环节进行了研究，并取得了较好的效果。采用无机絮凝剂硫酸铝、无机高分子絮凝剂聚合硫酸铝、聚合氯化铁及有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺等四种絮凝剂对机械加工工业有机废水进行了絮凝实验研究。硫酸铝，废水的pH对絮凝效果影响较大，废水越偏碱性，越有利于废水中有机物的去除。增高pH不但能够降低絮凝剂的最佳投放量，而且还能增大有机物的去除效率。高分子絮凝剂对废水中有机物的去除能力与废水的pH值关系不大。这一点在实际的废水处理中是相当有利的。一方面，可以降低废水处理系统运行的成本。另一方面，能够提高系统运行的稳定性，加大系统的抗冲击能力。无机高分子絮凝剂的最佳投放量远远小于硫酸铝的最佳投放量，两种无机高分子絮凝剂相比，聚合氯化铁更有利于有机物的去除。聚丙烯酰胺的最佳投放量最低，但有机物去除率也最低，相比之下，聚合氯化铁对有机物有最好的去除作用，最佳投放量仅为硫酸铝的1/30，而且絮凝前无须对废水进行pH调节，可以增强处理系统的稳定性。 10.本文建议在原有设备的基础上对神龙汽车公司襄樊总厂有机废水处理工艺进行适当的改进：选用聚合氯化铁为絮凝剂，增加零价铁及双氧水作用过程，将活性炭吸附改成改性沸石和膨润土吸附。模拟实验取得良好处理效果：CODCr为2560mg/L的入水，经过处理后其CODCr仅为64mg/L，有机物总去除率达98％，达到国家工业和生活废水一级排放标准。