超聲-芬頓聯(lián)用降解印染污泥中多環(huán)芳烴的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)理研究.pdf

1、印染污泥屬于廣東省的嚴(yán)控廢物，其排放量居工業(yè)污泥之最，急需進(jìn)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(xué)原料，其中含有多種持久性有機(jī)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(huì)進(jìn)入印染廢水中，在廢水處理過程中極易吸附在污泥中，對(duì)后續(xù)處理處置影響很大。超聲-芬頓(US-Fenton)聯(lián)合技術(shù)作為有效的降解技術(shù)，可對(duì)PAHs進(jìn)行原位消減，以達(dá)

2、到無害化目的。本文采用US-Fenton技術(shù)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(duì)活性自由基的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和降解途徑及機(jī)理。
　　本文通過對(duì)采集的污泥樣品進(jìn)行萃取處理，以去除大量PAHs和部分有機(jī)物，從而建立模擬污泥體系，以去除其他有機(jī)污染物對(duì)PAHs降解實(shí)驗(yàn)的影響。采用US-Fenton技術(shù)對(duì)模擬體系中PAHs進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，分別考察單一PAH的降解對(duì)比、根據(jù)環(huán)數(shù)分組PAHs的競(jìng)爭(zhēng)降解以及PA

3、Hs自身的理化性質(zhì)對(duì)降解競(jìng)爭(zhēng)力的影響，探討了PAHs在US-Fenton作用下降解競(jìng)爭(zhēng)機(jī)理。此外，通過對(duì)三種PAHs降解產(chǎn)物的檢測(cè)，推測(cè)出PAHs在US-Fenton作用下的反應(yīng)機(jī)理和降解途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　模擬污泥體系雖有部分有機(jī)質(zhì)在處理時(shí)被去除，但其的結(jié)構(gòu)與原污泥相似，能在PAHs競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的研究中有效地吸附PAHs，起到關(guān)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(shí)驗(yàn)中，所有的PAHs都能在45 min時(shí)基本完全降解，且以3環(huán)的PAHs降解最快。在分組實(shí)驗(yàn)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(duì)自由基有著極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，分別在60 min時(shí)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(zhì)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)降解的影響實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)PAHs的水溶性和反應(yīng)活性對(duì)PAHs的競(jìng)爭(zhēng)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(yīng)活性則影響著反應(yīng)的效率與反應(yīng)進(jìn)行的快慢。在此基礎(chǔ)上，苊和苯并(a)芘在反應(yīng)中對(duì)自由基競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)，因?yàn)檐镁哂休^強(qiáng)的水溶性，而苯并(a)芘則具有較強(qiáng)的反應(yīng)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(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　在US-Fento

6、n的作用下，檢測(cè)出萘、苊和苊烯的降解產(chǎn)物以醌類物質(zhì)、酚類物質(zhì)和酸類物質(zhì)為主。得出了萘、苊和苊烯的降解途徑，都分為兩個(gè)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(yīng)，苊和苊烯在第一階段發(fā)生的是進(jìn)行側(cè)鏈基團(tuán)的氧化取代反應(yīng)。第二階段反應(yīng)則都是醌基斷鏈及完全礦化。在US-Fenton體系中，酚類物質(zhì)加入到Fenton反應(yīng)當(dāng)中，為三價(jià)鐵離子提供電子充當(dāng)電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)，生成醌類物質(zhì)和亞鐵離子，以補(bǔ)充反應(yīng)中所消耗的亞鐵離子，從而加強(qiáng)反應(yīng)的進(jìn)行