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本论文进行了以臭氧法、臭氧/紫外法、臭氧/双氧水法、臭氧/双氧水/紫外法为代表的臭氧深度氧化法降解高浓度农药2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基-N-甲基氨基甲酸酯(呋喃丹)废水的研究。自行设计制作了臭氧/紫外联用深度氧化小试实验装置和臭氧/双氧水联用深度氧化小试实验装置。考察了不同的臭氧组合深度氧化技术对农药2,4-D和呋喃丹的实际降解效果,从中筛选出最佳的臭氧深度氧化处理工艺及控制条件。分别利用伪一级动力学的简化方法或者竞争动力学方法,测定了农药2,4-D与呋喃丹臭氧化过程的二级反应动力学速率常数KO3与K.OH,并据此对2,4-D与呋喃丹臭氧化反应机理进行了探讨与分析。
实验结果表明:自行设计提供的臭氧/紫外和臭氧/双氧水联合深度氧化小试实验装置以及臭氧深度氧化处理含农药废水的工艺,完全适用于本论文小试研究,并可方便地扩大化设计。装置简单、占地面积小、过水量灵活、出水水质好,具有高效性、广谱性、低成本、应用范围广的特点,性能价格比大大优于现有的单一型臭氧氧化处理设备,可广泛适用于各种中小型污水净化系统,尤其在农药生产车间末端污水治理方面具有显著的优势。
在单独臭氧法、臭氧/紫外法、臭氧/双氧水法、臭氧/双氧水/紫外法为代表的臭氧深度氧化技术中,在pH=11.0的碱性环境下臭氧/紫外线联用深度氧化降解2,4-D具有最好的净化处理效果。含200mg/L2,4-D的水样反应30min,2,4-D基本降解完全,矿化率接近45%,反应时间延长至90min,矿化率提升至75%以上;呋喃丹可被臭氧良好地氧化降解,160mg/L呋喃丹水样,单独臭氧处理30min,呋喃丹即可完全降解消失,但反应75min,呋喃丹矿化率仍不足50%。在pH=11.0的碱性环境下臭氧/双氧水/紫外线联用深度氧化降解呋喃丹效果最佳。200mg/L呋喃丹水样,反应30min,呋喃丹即基本降解完全,矿化率接近35%,反应时间延长至90min,矿化率接近75%。
首次报道臭氧分子和臭氧引发之羟基自由基与2,4-D的二级反应动力学常数KO3=9.16~10.21M-1s-1,K.OH=5.45~5.80×109M-1s-1;它们和呋喃丹的二级反应动力学常数KO3=568.50~573.52M-1s-1,K.OH=1.43~1.54×1010M-1s-1。由此判定,2,4-D臭氧化降解过程是以自由基间接反应路径为主导的;而呋喃丹的降解绝大部分有赖于臭氧分子的直接氧化作用。