过硫酸盐的水解及去除-甲氧基苯酚的初步研究课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017-7-8,#,纪志,永,黄智辉,过硫酸盐的水解,及去除,2-,甲,氧基,苯酚的初步,研究,201,7,-,7,-,8,“工业废水高级氧化新技术、新设备”研讨会,苏州,河北工业大学,海洋科学与工程学院,教育部海水资源高效利用化工技术工程研究中心,河北省现代海洋化工技术协同创新中心,纪志永 黄智辉过硫酸盐的水解及去除2-甲氧基苯酚的初步研,1,异地办学：,隶属河北,，,地处天津,，廊坊设有分校。,以工为主、多学科协调发展国家,“,211,工程”,重点建设高校,。,前身为,1903,年,创办的,北洋工艺学堂,，是我国最早培养工业人才的高等学校,；,北洋大学旧址所在地,。,唯一,省市部共建,高校：,河北省人民政府、天津市人民政府和教育部共建,。,2016,年入选河北省“国家一流大学建设”一层次高校，已有工程学、材料科学、化学三个学科领域进入,ESI,全球前,1%,。,秉承“,勤慎公忠,”的校训精神，逐步形成了“,工学并举,”的鲜明办学特色,。,学校简况,异地办学：隶属河北，地处天津，廊坊设有分校。学校简况,2,过硫酸盐的水解及去除-甲氧基苯酚的初步研究课件,3,目录,1,背景,2,研究内容,3,结果与讨论,4,结论,目录1背景2研究内容3结果与讨论4结论,4,为,解决水资源日益紧张问题，发展,新型水处理,技术，实现工业废水达标排放，以及重新循环利用工业废水，争取达到零排放，对社会经济的持续发展有重要的战略和现实意义,。,20,世纪,80,年代,发展起来的,高级氧,化技术,（,Advanced Oxidation Processes,AOPs,）,能够利用,光、声、电、磁等,物理和化学过程产生的高活性中间体,OH,，快速矿化污染物或提高其可生化性，具有适用范围广、反应速率快、氧化能力强的特点，在处理高毒性、难降解废水方面具有很大的优势。,概括的说，,能够,产生,OH,的工艺都可以归入高级氧化工艺范畴，如,臭氧（,O,3,）氧化工艺,、,过氧化氢（,H,2,O,2,）氧化工艺,、,二氧化氯（,ClO,2,）氧化工艺,、,紫外线（,UV,）辐照工艺,、,超声氧化工艺,、,微波工艺,等。,背景,为解决水资源日益紧张问题，发展新型水处理技术，实现工业废水达,5,背景,Fenton,氧化,（光）催化,氧化,臭氧氧化,二次污染物,Fe(,),、,Fe(,),的引入,H,2,O,2,价格昂贵,氧,化能力相对较弱,对光源利用率低，氧化不彻底,能耗较大，投资费用高,催化剂制备难、回收难，且易失活,常见高级氧化法及存在的问题,臭氧生成设备复杂、臭氧产率和利用率低、处理成本高,氧化反应选择性强，降解不彻底,背景Fenton氧化（光）催化氧化臭氧氧化二次污染物Fe(,6,近年来,过,硫酸盐氧化,法,成为了国内外水处理领域的研究热点。过,硫酸盐（主要包括,过二硫酸盐（,PS,）,和,过一硫酸盐（,PMS,）,）水解产生的,硫酸根,自由基,（,SO,4,-,）,是,一个非常亲电的基团，在氧化有机物,方面,甚至,可以,比,羟基自由基能力,强,（,SO,4,-,的氧化还原电位,E,0,=2.5-3.1 V,，,OH,的氧化还原电位,E,0,=1.89-2.72 V,）,。,目前,过硫酸盐氧化,法,已,被研究和应用于原位化学修复受有机污染的土壤和地下水，,以及含,染料、除草剂、全氟,羧酸等,难降解有机污染物的,废水,，,而,活化方式,则包括,辐解、光解、热解、碱,活化,。,由于,过硫酸盐氧化,法的氧,化机理多认为是,取决于,SO,4,-,，,而非传统,的,OH,，因此该,技术,称为,新型,高级氧化,技术,，围绕其开展的研究多关注于活化手段、降解效果与降解途径等方面，,对于降解、活化机理、过硫酸盐水解研究较少，对共存物质（离子）对水解及降解的影响及机理研究还不够系统全面。,背景,近年来过硫酸盐氧化法成为了国内外水处理领域的研究热点。过硫酸,7,含,盐工业废水的处理是水处理中的一大难题，高含盐,量,（,TDS1%,，,3.5%,）,导致,浓盐水无法直接进入生化系统处理，高,COD,值使其无法利用常规膜系统进行除盐处理，也给蒸发结晶等处理手段的运行带来困难,。,过,硫酸盐氧化法具有氧化降解效果好、成本低廉等优点，且氧化,副产物以硫酸盐为主，,对于含盐体系更具有无污染的优点，其发展潜力是不可估量的,。,煤化,工废水,是典型的含盐废水，其盐分主要来源于循环水、除盐水制备环节带入和浓缩的，以及工业污水处理与再利用过程中添加的各种药剂及其产生的浓盐水。,背景,含盐工业废水的处理是水处理中的一大难题，高含盐量（TDS1,8,煤化工废水含有长链烷烃、酚类、含氮杂环类、酮类、胺类、脂类、酸类、醛类等有机物，其中以,酚类,、,酮类,及,芳烃,和,杂环类,居多。,本研究选取了煤化工废水中典型的挥发酚,2-,甲氧基苯酚,作为目标物，研究了热活化过硫酸钠对其的降解效果，考察了温度、过硫酸钠浓度对降解率的影响，并针对煤化工废水含盐的特点，研究了共存离子（,Cl,-,、,SO,4,2-,、,NO,3,-,）对过硫酸钠水解及降解的影响。,背景,2-,甲氧基苯酚分子结构,煤化工废水含有长链烷烃、酚类、含氮杂环类、酮类、胺类、脂类、,9,研究,内容,过硫酸盐氧化法,过硫酸盐水解,2-,甲氧基苯酚降解,Cl,-,SO,4,-,NO,3,-,过硫酸钠浓度,污染物初始浓度,温度,Cl,-,SO,4,-,NO,3,-,共存离子,双氧化剂法,过氧化氢投加比例,过硫酸盐水解率,2-,甲氧基苯酚降解率,研究内容过硫酸盐氧化法过硫酸盐水解2-甲氧基苯酚降解Cl-S,10,过硫酸盐水解,水解过程,机理：,结果与讨论,过硫酸盐水解水解过程机理：结果与讨论,11,过硫酸盐水解,水解过程,-,影响因素：,结果与讨论,不同温度下过硫酸钠水解率的变化,35,和,80,下不同浓度过硫酸钠水解率的变化,过硫酸盐水解水解过程-影响因素：结果与讨论不同温度下过硫酸钠,12,过硫酸盐水解,水解动力学,结果与讨论,温度,/,35,50,65,75,80,85,k,值,/h,-1,7.0,10,-4,4.1,10,-3,5.31,10,-2,0.19,0.34,0.47,R,2,值,0.9927,0.9867,0.9954,0.9961,0.9932,0.9995,不同温度下的水解速率常数,k,根据阿伦尼乌斯,关系式,，回归,可得,E,=125.49,kJ/mol,k,0,=1.12,10,18,h,-1,说明,温度的升高对过硫酸钠有很大促进作用。,过硫酸盐水解水解动力学结果与讨论温度/3550657580,13,过硫酸盐水解,（,1,）,Cl,-,对过硫酸盐水解率的影响,结果与讨论,溶液中,Cl,-,浓度为,20g/L,过硫酸钠浓度为,10g/L,随着反应的进行，溶液中,Cl,-,被氧化产生了具有刺激性气味的气体氯气,Cl,-,的引入对水解有略微的抑制作用,硫酸根自由基氧化性强于氯气,过硫酸盐水解（1）Cl-对过硫酸盐水解率的影响结果与讨论溶液,14,过硫酸盐水解,（,2,）,SO,4,2-,对过硫酸盐水解率的影响,结果与讨论,溶液中,SO,4,2-,浓度为,26g/L,过硫酸钠浓度为,10g/L,SO,4,2-,的引入对水解有,明显的抑制作用,溶液中,SO,4,2-,影响水解反应平衡,过硫酸盐水解（2）SO42-对过硫酸盐水解率的影响结果与讨论,15,过硫酸盐水解,（,3,）,NO,3,-,对过硫酸盐水解率的影响,结果与讨论,溶液中,NO,3,-,浓度为,260mg/L,过硫酸钠浓度为,10g/L,NO,3,-,的引入对水解无显的影响,过硫酸盐水解（3）NO3-对过硫酸盐水解率的影响结果与讨论溶,16,2-,甲氧基苯酚降解,（,1,）,25,下过硫酸盐,初始浓度,对降解率的影响,结果与讨论,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,0,、,5,、,10,、,15,、,20,、,25,、,30,、,40g/L,过,硫酸浓度在,10g/L,时相对于浓度的提升（,5g/L,）其降解率的提升最大（约为,5%,）,2-甲氧基苯酚降解（1）25下过硫酸盐初始浓度对降解率的影,17,2-,甲氧基苯酚降解,（,2,）,温度,对,2-,甲氧基苯酚降解率的影响,结果与讨论,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度为,1.2g/L,随着温度的升高降解率升高明显,75,增幅最大，在,80,达到完全去除,2-甲氧基苯酚降解（2）温度对2-甲氧基苯酚降解率的影响结果,18,2-,甲氧基苯酚降解,（,3,）,80,下过硫酸盐,初始浓度,对,2-,甲氧基苯酚降解率的影响,结果与讨论,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,0.2,、,0.4,、,0.8,、,1,、,1.2,、,2,、,4,、,6,、,8,、,10g/L,随着过硫酸钠浓度的,提高,高降解率升高明显，在,1.2g/L,达到完全去除,2-甲氧基苯酚降解（3）80下过硫酸盐初始浓度对2-甲氧基,19,2-,甲氧基苯酚降解,（,4,）,80,下添加,自由基淬灭剂,对,2-,甲氧基苯酚降解率的影响,结果与讨论,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,0,、,0.2,、,0.4,、,0.8,、,1.0g/L,叔丁醇,为羟基,自由基淬灭剂，能将羟基自由基快速反应去除,添加叔丁醇对降解有略微的抑制作用,2-甲氧基苯酚降解（4）80下添加自由基淬灭剂对2-甲氧基,20,2-,甲氧基苯酚降解,（,5,）,80,下,2-,甲氧基苯酚降解动力学实验,结果与讨论,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,1.2g/L,降解主要集中在前,90min,2-甲氧基苯酚降解（5）80下2-甲氧基苯酚降解动力学实验,21,2-,甲氧基苯酚降解,（,6,）,SO,4,2-,对,2-,甲氧基苯酚降解的影响,结果与讨论,反应温度为,80,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,1.2g/L,SO,4,2-,浓度为,26g/L,在,50min,能达到超过,90%,的降解率，在,90min,能达到,99%,的降解率,添加,SO,4,2-,对降解有明显促进作用,2-甲氧基苯酚降解（6）SO42-对2-甲氧基苯酚降解的影响,22,2-,甲氧基苯酚降解,（,7,）,Cl,-,对,2-,甲氧基苯酚降解的影响,结果与讨论,反应温度为,80,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,1.2g/L,Cl,-,浓度为,26g/L,，,添加,Cl,-,对降解有一定促进作用,Cl,-,的引入仅在初期对降解有促进作用,2-甲氧基苯酚降解（7）Cl-对2-甲氧基苯酚降解的影响结果,23,2-,甲氧基苯酚降解,（,8,）,Cl,-,、,SO,4,2-,、,NO,3,-,三种离子混合作用对,2-,甲氧基苯酚降解的影响,结果与讨论,反应温度为,80,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠浓度分别为,1.2g/L,Cl,-,、,SO,4,2-,、,NO,3,-,浓度分别为,20g/L,、,26g/L,、,260mg/L,添加,三,种离子对降解有,明显,促进作用,2-甲氧基苯酚降解（8）Cl-、SO42-、NO3-三种离子,24,双氧化剂法,不同,过,硫酸钠与过氧化氢比例（摩尔比）氧化实验,结果与讨论,反应温度为,25,溶液中,2-,甲氧基苯酚浓度为,200mg/L,过硫酸钠与过氧化氢比例分别为,1:0,、,1:1,、,1:2,、,1:3,、,0:1,过氧化氢对目标物降解效果不佳,过氧化氢的引入不仅对降解没有强化效果，在反应前期甚至表现出部分抑制效果,双氧化剂法不同过硫酸钠与过氧化氢比例（摩尔比）氧化实验结果与,25,结论,过硫酸钠的水解,80,下,10g/L,的过硫酸钠能在,12 h