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高級(jí)氧化技術(shù)在抗生素廢水中的應(yīng)用_畢業(yè)論文設(shè)計(jì)報(bào)告(參考版)

2024-09-02 20:28本頁(yè)面
  

【正文】 但是有理由相信和期待 , 隨著更多有效抗生素廢水的高 級(jí)氧化處理研究的深入 ,此項(xiàng)技術(shù)的日益成熟 , 將使我們目前面臨的諸多難題迎刃而解。當(dāng)前問(wèn)題在于 , 對(duì)其中某些高級(jí)氧化技術(shù)處理抗生素廢水的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)研究尚未成熟 。 其中堿性 O3 氧化法和類 Fenton 試劑氧 化法以其優(yōu)良的降解效果、簡(jiǎn)便的操控條件在 AOPs 中脫穎而出 ,成為目前研究的熱點(diǎn)。如吸附 — 混凝 — 高級(jí)化學(xué)氧化法處理慶大霉素廢水 , 先以聚合氯化鋁 ( PAC) 和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 (CPAM) 于 pH 為 8 的復(fù)合混凝處理廢水 , 沉淀后出水以 H2O2 /Fe2+ /UV 法處理 , CODCr 去除率達(dá) %,脫色率達(dá) 100%, 可達(dá)標(biāo)排放。 三步處理雜環(huán)制藥廢水 , 首先冷卻結(jié)晶去除廢水中 70%的鹽分 , 然后以Fenton 試劑強(qiáng)氧化處理 ,TOC 去除率達(dá) 60%, 將可生化性提高到 左右 ,最后與生活污水混合 , 以普通活性污泥法進(jìn)行生化處理 , 出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。若直接進(jìn)行好氧生物處理 ,CODCr 去除率 30%左右 。 電解 — SBR 法處理醫(yī)藥中間體的生產(chǎn)廢水 : 原水 pH 為 , CODCr 為 4 100 mg/L, BOD5 /CODCr 為 , 30 V 電壓電解 60 min 后 , CODCr 去除率 37%~ 47%, BOD5 /CODCr 上升到 , 經(jīng)后續(xù) SBR 生化系統(tǒng)處理 , CODCr 去除率達(dá) 80%~ 86%〔 26〕 。 電化學(xué) — 生化法處理 CODCr 為 5 603 mg/L 的高濃度生物制藥廢水 〔 25〕 , 如原水直接生化處理 CODCr去除率為 43%。 高級(jí)氧化技術(shù)與其他方法聯(lián)合應(yīng)用 高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)用于廢水處理各有優(yōu)勢(shì) , 但普遍存 在處理成本高 , 難以工程化的問(wèn)題 , 因此將高級(jí)氧化技術(shù)作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法與傳統(tǒng)物化或生物法聯(lián)合應(yīng)用更合適。 UV/O3 兼可殺菌、除臭 , 適于污水處理廠深度處理 , 自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái) , 陸續(xù)在英國(guó)、美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。 , 降解有機(jī)物。 ( 3)UV/O3 法。 ) 1010 mol /(L ) 108 mol /( L但在 UV/H2O2 過(guò)程中 , 依據(jù) H2O2 產(chǎn)生 HO ) mmol /Einstein,MMTD Me 為 (177。 cm) ,MMTD Me 為 4 970 L/(mol ( 2)UV/H2O2 法。將未經(jīng)預(yù)處理的和經(jīng) O3 /H2O2 氧化處理的廢水分別與生活污水混合 , 采用馴化后微生物進(jìn)行活性污泥處理 , 維持 COD 污泥負(fù)荷在 mg/(mg 微量的 H2O2 能促進(jìn)O3 在水中的吸收 ,提高氧化效果 , 同時(shí)減少 O3 的劑量。 高級(jí)氧化和生物法聯(lián)合處理含盤尼西林、阿莫西林等β 內(nèi)酰胺類物質(zhì)的抗生素生產(chǎn)廢水 〔 21〕 , 比較 O3 單獨(dú)氧化及 O3 /H2O2 氧化的處理結(jié)果發(fā)現(xiàn) : O3 消耗量2 500 mg/( L O3 及 O3 /H2O2 氧化降解兩種人類抗生素和一種獸類抗生素廢水 , 投加 g /L 的 O3 能使獸類抗生素廢水的可生化性由 提高到 , 兩種人類抗生素的可生化性從 0 分別提高到 和 。 O3 和 H2O2 均勻分散于處理體系中 , 強(qiáng)烈地相互作用產(chǎn)生自由基 , 增強(qiáng)氧化分解能力 。的物質(zhì) , 會(huì)降低處理效果 , 一定程度上影響了該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。 系統(tǒng)中的 Fe2+濃度大 , 則導(dǎo)致廢水色度加深 。 Fenton 類氧化技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單 , 反應(yīng)條件溫和 , 操作方便 , H2O2 分解速度快 , 因而氧化過(guò)程迅速。 而用紫外光輻照相同時(shí)間 , CODCr 去除率升至 56%, TOC 去除率升至 42%, BOD5 /CODCr 從 升至 。是將紫外光 (UV) 、氧氣等引入 Fenton 法中 , 可增強(qiáng)Fenton 試劑的氧化能力 , 同時(shí)節(jié)約 H2O2 的用量 , 其反應(yīng)機(jī)理與 Fenton 法極相 18 似 , 故稱為類 Fenton 法。同法預(yù)處理西咪替丁制藥廢水 , pH 為 3 時(shí) , H2O2 投加質(zhì)量濃度為 3 000mg/L, FeSO4 投加質(zhì)量濃度為750mg/L, 于 70 ℃下氧化 3 h, CODCr 去除率達(dá) 50%以上。 Fenton試劑處理硝基苯制藥廢水的研究,考察處理前后廢 水中的BDOC/DOC(可生物降解的溶解性有機(jī)物與總?cè)芙庑杂袡C(jī)物的比值 )變化情況,當(dāng)m( Fe2+) ∶ m(H2O2) ∶ m(DOC)=10: 10: 1時(shí),若 PH為 4, 礦化程度提高 35%。 和 HO2 Fenton 法、類 Fenton 法 ( 1) Fenton 法。 高級(jí)氧化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用 高級(jí)氧化組合工藝以產(chǎn)生高濃度 HO含有鹵代物和硝基化合物的廢水通過(guò)電化學(xué)氧化處理,采用 Ti、 PbO2 或碳纖維陽(yáng)極,其去除率可達(dá) 95%以上。芳香胺類化合物是一種毒性較大的有機(jī)污染物,長(zhǎng)期接觸此類物質(zhì)可導(dǎo)致貧血、厭食、體虛等癥狀。研究表明,苯酚在 SnO2Sb2O3/Ti 電極上的降解中間產(chǎn)物主要是 17 苯醌、氫醌、鄰苯二酚、馬來(lái)酸、富馬酸、草酸等,而在 Pt/Ti 電極上的降解中間產(chǎn)物則含有更多的芳香類化合物。 自 20 世紀(jì) 80年代以來(lái),電化學(xué)氧化技術(shù)因具有其他方法難以比擬的優(yōu)越性而引起了廣大環(huán)保工作者的極大興趣。此外,近年來(lái)也有人利用 O2在陰極還原為 H2O2,而后生成(間接電化學(xué)反應(yīng)可利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原劑使污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物,這時(shí)產(chǎn)生的氧化還原劑是污染物與電極交換電子的中介體。直接電化學(xué)反應(yīng)通過(guò)陽(yáng)極氧化可使有機(jī)污染物和部分無(wú)機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì),陰極還原則可從水中去除重金屬離子。 電化學(xué)氧化法 電化學(xué)氧化法是使污染物在電極上發(fā)生直接的電化學(xué)反應(yīng),或者利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物種使污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成無(wú)害物的過(guò)程。 Frank 等研究了以 TiO2等為光催化劑將 CN- 氧化為 OCN- ,再進(jìn)一步反應(yīng)生成 CO N2和 NO3- 的過(guò)程。 Yoneyama 等利用多種光催化劑對(duì) Cr2O72- 光催化還原反應(yīng)進(jìn)行了廣泛研究。 除有機(jī)物外,許多無(wú)機(jī)物在 TiO2 表面也具有光化學(xué)活性,例如對(duì) Cr2O72- 離子的處理,早在 1977 年就有報(bào)道。 Berry等報(bào)道用環(huán)氧樹脂將 TiO2粉末粘附于木屑上制備了漂浮型 TiO2 16 薄膜光催化劑,是一種能降解水體表面漂浮油類及有機(jī)污染物的高效光催化劑。 Takita 等研究了在 TiO2為基質(zhì)的金屬及金屬氧化物催化劑上 FCl2CCClF2 的轉(zhuǎn)化。李麗潔等采用固定薄膜式反應(yīng)器處理質(zhì)量濃度為 10 mg/L 的 2, 4二硝基苯酚廢水,光照 h 后,去除率可達(dá) 98%以上。將 TiO2顆粒固定于載體或制成薄膜處理廢水,不需要額外設(shè)備就可使 TiO2重復(fù)使用。雷樂(lè)成等利 用光助 Fenton 試劑對(duì) PVA 退漿廢水進(jìn)行了研究,表明光助 Fenton試劑氧化 PVA廢水中的 DOC 去除率大于 90%[11]。結(jié)果表明:在 TiO2投量為 1 g/L,光照 4 h 后,各種染料廢水的降解率均達(dá)到 90%以上。許多國(guó)外學(xué)者 開展了使用光助 Fenton 試劑降解典型有機(jī)污染物的研究,如 4CP、硝基酚、苯酚和苯甲醚、甲基對(duì)硫磷,也有開展于對(duì)垃圾滲濾液的降解處理研究等。在染料廢水、表面活性劑、農(nóng)藥廢水、含油廢水、氰化物制藥廢水、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等廢水處理中,都能有效地進(jìn)行光催化反應(yīng)使其轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)小分子,達(dá)到完全無(wú)機(jī)化的目的。近十年來(lái),圍繞如何提高光催化劑活性的研 15 究工作已廣泛展開,主要集中于納米光催化劑的研制、光催化劑固定化技術(shù)的研究、復(fù)合光催化材料的研制以及高效光催化反應(yīng)器的研究等。利用光化學(xué)反應(yīng)治理污染,包括無(wú)催化劑和有催化劑參與的光化學(xué)氧化過(guò)程。 光化學(xué)氧化和光化學(xué)催化氧化法 20 世紀(jì) 80 年代初,開始研究光化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù),其中光化學(xué)降解有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的研究工作尤其受到重視。趙朝成、林春錦等用超臨界水氧化法對(duì)苯酚的氧化分解反應(yīng)進(jìn)行了細(xì)致的研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)停留時(shí)間和 O2 過(guò)量百分率增加,苯酚的氧化分解趨向完全,且在超臨界區(qū)溫度和壓力下對(duì)苯酚分解影響不大,當(dāng)有足夠 O2 時(shí),苯酚濃度的增加不會(huì)影響其轉(zhuǎn)化率和分解率;王濤等對(duì)超臨界水氧化法處理對(duì)苯二酚、有機(jī)氮進(jìn)行了初步研究,對(duì)壓力、溫度和反應(yīng)時(shí)間等因素的影響進(jìn)行了討論,結(jié)果表明在適宜的條件下,有機(jī)污染物的去除率可達(dá) 98%以上。將難分解物轉(zhuǎn)化為易分解物后的污泥返回曝氣槽進(jìn)行生物降解,水熱反應(yīng)時(shí)的污泥可溶化率達(dá) 98%[8]。美國(guó) Shanablen 等對(duì)廢水處理廠排出的污泥進(jìn)行了超臨界水氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明在 5 min 的停留時(shí)間內(nèi)有99%以上的 COD 被去除,其產(chǎn)物是清潔、無(wú)色無(wú)味的 CO2和 H2O等小分子無(wú)機(jī)物。為了加快反應(yīng)速率、減少反應(yīng)時(shí)間,降低反應(yīng)溫度,優(yōu)化反應(yīng)程序,使超臨界水氧化法能充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì),許多學(xué)者將催化劑引入超臨界水氧化技術(shù),開發(fā)了超臨界濕式氧化技術(shù),它已成為一個(gè)重要的研究方向。有機(jī)碳轉(zhuǎn) 14 化成 CO2,氫轉(zhuǎn)化成 H2O,鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵離子,硫和磷分別轉(zhuǎn)化為 SO42和 PO43,氮轉(zhuǎn)化為 N2或 NO3- 和 NO2- 。 超臨界水氧化法 超臨界水氧化法的主要原理是利用超臨界水作為介質(zhì)來(lái)氧化分解有機(jī)物 [6]。美國(guó)密執(zhí)安州專業(yè)化學(xué)公司開發(fā)了用濕式氧化法處理各種農(nóng)藥和除草劑廢水的新工藝。美國(guó)蘭達(dá)爾曾對(duì)多種農(nóng)藥廢水進(jìn)行濕式氧化法處理,當(dāng)反應(yīng)溫度為 204~ 316 ℃時(shí),包括碳?xì)浠衔锖吐然镌趦?nèi)的多種化合物的分解率均接近 99%。人們對(duì)濕式氧化技術(shù)處理農(nóng)藥廢水進(jìn)行了大量的研究,發(fā)現(xiàn)濕式氧化技術(shù)是一種十分有效的處理方法。例如對(duì)農(nóng)藥廢水的處理就是一個(gè)比較理想的處理工藝。自 20世紀(jì) 70 年代以來(lái),世界上發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視開發(fā)新的技術(shù),出現(xiàn)了在濕式
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