超聲-芬頓聯(lián)用降解印染污泥中多環(huán)芳烴的競爭機理研究.pdf

1、印染污泥屬于廣東省的嚴控廢物，其排放量居工業(yè)污泥之最，急需進行有效的無害化處理處置。染料是印染企業(yè)生產(chǎn)過程中使用的主要化學原料，其中含有多種持久性有機物，包括多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)。沒有被利用的染料成分等最終會進入印染廢水中，在廢水處理過程中極易吸附在污泥中，對后續(xù)處理處置影響很大。超聲-芬頓(US-Fenton)聯(lián)合技術作為有效的降解技術，可對PAHs進行原位消減，以達

2、到無害化目的。本文采用US-Fenton技術處理印染污泥，通過分析污泥中典型PAHs在降解過程中的產(chǎn)物，以探討典型PAHs對活性自由基的競爭關系和降解途徑及機理。
　　本文通過對采集的污泥樣品進行萃取處理，以去除大量PAHs和部分有機物，從而建立模擬污泥體系，以去除其他有機污染物對PAHs降解實驗的影響。采用US-Fenton技術對模擬體系中PAHs進行降解實驗，分別考察單一PAH的降解對比、根據(jù)環(huán)數(shù)分組PAHs的競爭降解以及PA

3、Hs自身的理化性質對降解競爭力的影響，探討了PAHs在US-Fenton作用下降解競爭機理。此外，通過對三種PAHs降解產(chǎn)物的檢測，推測出PAHs在US-Fenton作用下的反應機理和降解途徑。實驗結果表明：
　　模擬污泥體系雖有部分有機質在處理時被去除，但其的結構與原污泥相似，能在PAHs競爭關系的研究中有效地吸附PAHs，起到關鍵作用。PAHs在模擬污泥體系的吸附總效率為79.95％，3、4、5環(huán)的回收率分別為71.80%、7

4、9.69%、88.37%。單一實驗中，所有的PAHs都能在45 min時基本完全降解，且以3環(huán)的PAHs降解最快。在分組實驗中，3環(huán)、4環(huán)和5環(huán)的降解快慢由高到低依次為：苊>芴>蒽>菲、苯并(a)蒽>芘>熒蒽>和苯并(a)芘>二苯并(a,h)蒽>苯并(k)熒蒽>苯并(b)熒蒽。其中，苊、芴、苯并(a)蒽、芘和苯并(a)芘分別在各組中表現(xiàn)出對自由基有著極強的競爭力，分別在60 min時取得了88.64%、84.87%、82.50%、85.

5、10%和81.80%的降解效果。在理化性質對競爭降解的影響實驗中，發(fā)現(xiàn)PAHs的水溶性和反應活性對PAHs的競爭力有影響。其中，分別水溶性影響著PAHs與OH自由基接觸的效率，而反應活性則影響著反應的效率與反應進行的快慢。在此基礎上，苊和苯并(a)芘在反應中對自由基競爭力最強，因為苊具有較強的水溶性，而苯并(a)芘則具有較強的反應活性，如能克服苯并(a)芘的疏水性，在體系中苯并(a)芘將表現(xiàn)出較強的競爭力。
　　在US-Fento

6、n的作用下，檢測出萘、苊和苊烯的降解產(chǎn)物以醌類物質、酚類物質和酸類物質為主。得出了萘、苊和苊烯的降解途徑，都分為兩個階段。其中萘、苊和苊烯在第一階段是發(fā)生苯環(huán)上的H取代反應，苊和苊烯在第一階段發(fā)生的是進行側鏈基團的氧化取代反應。第二階段反應則都是醌基斷鏈及完全礦化。在US-Fenton體系中，酚類物質加入到Fenton反應當中，為三價鐵離子提供電子充當電子轉移介質，生成醌類物質和亞鐵離子，以補充反應中所消耗的亞鐵離子，從而加強反應的進行