印染廢水處理后的排放尾水中仍殘余難降解物質(zhì),大多為分子量小于1000D的有機(jī)物,如氯苯、間二甲苯、苯乙酮、萘、菲等,具有高毒性、難降解和易積累等特點(diǎn),對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前,印染廢水尾水深度處理技術(shù)主要有活性炭吸附、膜分離、生物處理及高級氧化。而污水處理設(shè)備單一的生物和物化法難以奏效,或去除效率較低;高級氧化法具有強(qiáng)氧化性、低選擇性,對難降解物質(zhì)去除效果好,但現(xiàn)在技術(shù)操作復(fù)雜,且添加藥劑引入二次污染,如TiO2光催化、Fenton氧化。
紫外光(UV)和超聲波(US)作為高級氧化技術(shù),具有高效性和無二次污染的特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),UV反應(yīng)條件溫和、技術(shù)操作簡單且運(yùn)行費(fèi)用低,但直接光解量子產(chǎn)率不高,US能有效降解諸如單環(huán)芳香烴、鹵代烴、酚類、胺等,有毒難降解有機(jī)物,但卻能耗大。
? 根據(jù)原理分析,UV和US的反應(yīng)區(qū)域有所不同,存在互補(bǔ)性,若將其耦合可 ?以增強(qiáng)氧化分解能力,縮短反應(yīng)時(shí)間,降低能耗,提高污染物去除率和礦化?率,馬海南采用UVB降解苯酚溶液,180min的去除效果達(dá)66.9%,采用UVC降解4-氯苯酚60 min的去除率為89.5%.但是,采用VUV/US降解難降解物質(zhì)的報(bào)道至今也僅有She-wei Yang等VUV/US降解全氟化合物的研究,在293K、不調(diào)節(jié)pH值、空氣氛圍條件下,VUV/US對全氟化合物的分解率和脫率分別達(dá)90.43%和88.47%.然而,VUV(λ=185 nm)作為UV光源中的一種,能量較高,能直接光解目標(biāo)物質(zhì)和光致羥基自由基氧化.再者,研究發(fā)現(xiàn),VUV對酚類化合物、鄰苯二甲酸二乙酯等的降解效果分別可達(dá)95%和85%~95%.VUV(10W)深度處理焦化廢水,12 h的COD去除率可達(dá)85%~90%.這些都為嘗試建立VUV/US降解體系提供了啟示。
? 為此,我們建立了VUV/US耦合裝置深度處理印染廢水尾水研究體系,以 TOC和UV254為污染物指標(biāo),通過比較不同功率下VUV、US和VUV/US降解印染廢水尾水的效果,確定VUV/US耦合體系的好功率組合;通過批式實(shí)驗(yàn),探討反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、初始pH值對VUV/US降解印染廢水尾水效能的影響規(guī)律,解釋VUV/US對TOC和UV254的降解動(dòng)力學(xué)。通過分析降解產(chǎn)物,揭示VUV/US對印染廢水尾水中殘余難降解有機(jī)物的去除機(jī)理。為開發(fā)光聲耦合深度處理印染廢水尾水技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)。
?印染廢水尾水成分復(fù)雜,有機(jī)物種類豐富。通過GC-MS聯(lián)機(jī)自動(dòng)檢索,對色譜圖中出峰物質(zhì)進(jìn)行定性分析,得到印染廢水尾水中含有大量長鏈烷鹵代烷烴(C12H25Br、C22H35FO2、C27H55Cl等)、環(huán)狀烷烴及苯系物(甲苯、二甲苯、萘、菲等,其中甲苯、二甲苯含量多),而VUV/US處理后的印染廢水尾水中沒有檢測到苯系物,只有大量烷烴和含羰基的有機(jī)物。
(1)VUV功率和US功率越大,VUV/US對印染廢水處理效果越好,VUV/US的好功率組合為VUV 16 W、US 100 W。
(2)VUV/US處理印染廢水尾水的效果明顯優(yōu)于單獨(dú)UV和US的情況,存在著協(xié)同增效作用。
?(3)反應(yīng)溫度和初始PH值對VUV/US處理印染廢水尾水的效果影響很小。在293K,不調(diào)節(jié)pH值,空氣氛圍下,反應(yīng)120min,TOC及UV254的去除率分別達(dá)到27.68%和93.03%。
?(4)VUV/US對TOC和UV254的降解動(dòng)力學(xué)分別符合表現(xiàn)二級動(dòng)力學(xué)模型和表現(xiàn)一級動(dòng)力學(xué)模型。
?(5)VUV/US處理印染廢水尾水的作用過程是VUV直接光解、超聲空化氣泡內(nèi) 的熱裂解和羥基自由基的氧化等協(xié)同作用,尾水中以苯系物為代表的難降解物質(zhì)主要是通過羥基自由基的氧化作用去除。
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