实验设计作业1---高级氧化实验设计ppt课件

.,1,高级氧化技术处理某高浓度有机废水,【汇报人】XX【小组成员】XX【指导老师】XX【汇报时间】2012.5.21,.,2,由于涉及专利知识保护，本实验设计中，相关该专利部分的重要信息未予显示，并非缺乏科学严谨性，敬请谅解！本汇报中所有图片均来自网络，非为实际实验装置设备。且结果预测部分的曲线图例均为手绘，绝非实际实验结果，仅供参考，特此声明。另外，关于设备简介等信息介绍不涉及专利保护内容，均为文献搜索结果，欢迎查阅，谢谢！,.,3,.,4,.,5,高级氧化技术作为一种处理高浓度有机废水的方法得到了迅速的发展。高级氧化技术(AdvancedOxidationTechnologies,简称AOT)又称深度氧化技术，是利用活性极强的自由基(如OH)氧化分解水中有机污染物的新型氧化除污染技术。,OH的标准氧化还原电位高达2.8V，比其它常见的氧化剂(除外)具有更高的氧化能力，使水中的有机物质迅速被氧化而得到降解，并最终氧化分解为和，使有机污水的COD值大大降低，对水中高稳定性、难降解的有机污染物尤为有效。,高级氧化技术主要包括Fenton法、臭氧类氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、电化学氧化法及超声氧化法等。,.,6,1,3,2,4,产生大量非常活泼的羟基自由基HO,其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87V),它作为反应的中间产物,可诱发后面的链反应。,HO无选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害盐,不会产生二次污染。,由于它是一种物理-化学处理过程,很容易加以控制,以满足处理需要,甚至可以降解10-9级的污染物。,既可作为单独处理,又可与其他处理过程相匹配,如作为生化处理的前后处理,可降低处理成本。,.,7,.,8,本实验废水选择某工厂排放的高浓度有机废水，以COD作为检测指标，来判定本工艺的处理效果。该高浓度有机废水的原样COD值约为6万。首先进行预处理，经过预处理之后的废水的COD在16000左右，然后进行高级氧化阶段。反应器构造：方形容器，容量为5L，设有进水口、出水口、搅拌系统、加药系统、温度测定系统以及紫外灯。,.,9,选择高级氧化体系,确定紫外光源,优选最佳反应条件,降解路径的初探,氧化体系一氧化体系二氧化体系三,.,10,本体系是在标准芬顿试剂（由H2O2和Fe2+组成的混合体系）基础上引入紫外光，以期在硫酸亚铁与紫外光的共同催化下，使H2O2分解产生OH，进攻有机物分子以夺取氢，从而将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为二氧化碳和水等无机物。,氧化体系一,优点:OH与有机物的反应没有选择性，与大多数有机物反应的速率常数1061010L(mols)，反应速度快，能有效氧化分解有毒、难生物降解有机物。,缺点:H2O2的利用率低,有机物矿化不充分,处理后的水可能带有颜色,较难应用于饮用水的处理，费用较高。,.,11,氧化体系二,在H2O2中通入O3可产生氧化能力很强的OH自由基，其氧化电位为2.80V，比O3（氧化电位2.07V）和H2O2（氧化电位1.76V）分别高35%和59%以上，氧化能力仅次于氟。利用臭氧与紫外光之间的协同作用，将紫外光引入该体系中，当臭氧被光照射时,首先产生游离氧,游离氧与水反应产生HO。另外,UV辐射除了可诱发HO产生外,还能产生其他激发态物质和自由基,加速链反应,而这些激发态物质和自由基在单一的臭氧氧化过程是不会产生的。,.,12,氧化体系三,二氧化氯(ClO2)具有很强的氧化性和反应活性，一般认为，反应主要是认为ClO2在水中分解产生活泼的OH，再由OH与其他物质反应。由于ClO2与有机物的反应大多是从单电子转移开始的，ClO2还原产物ClO2在水处理条件下一般是稳定的。但随ClO2不断消耗，体系中ClO2浓度降低，ClO2在水溶液中升高，氧化能力下降。同时，由于ClO2水解产生羟基自由基OH随反应时间增加而迅速减少，两者共同作用使反应不能彻底进行，此时可再采用ClO2与其他方法联合处理或采用其他方法处理。由此研究UV光催化联合ClO2降解水溶液中有机物，并考察影响有机物去除的几种因素，以期为有机废水处理领域的进一步研究和市场应用提供理论基础和科学依据。,.,13,选择高级氧化体系,确定紫外光源,优选最佳反应条件,降解路径的初探,紫外灯一紫外灯二紫外灯三紫外灯四,.,14,紫外灯一,.,15,紫外灯二,紫外灯二光强度高，在38cm距离出测的强度可达45000,波长为315400nm。强大的照度提供了在日光或室外进行荧光检测的可能，而非传统的必需在暗室环境中工作。紫外灯二输出功率为35W，灯体不会发热，能大大节省能源。该灯源无需冷却设备，可以随时开关，并可在1015s内达到最大紫外光能量，节省了时间和能源。紫外灯二不受磁场影响。,.,16,紫外灯三,相比于紫外灯一，紫外灯三在紫外区光强约为相近功率的紫外灯一的20倍；在溶液中紫外光比可见光更易被吸收；OH生成与溶液对短波长光子的吸收存在对应关系。紫外灯三的最大氧化距离约为6cm；O3的生成量随着空气曝气量或254nm处的光强的增大呈指数增加；降解活性艳红X-3B溶液的过程符合负一级动力学关系，降解效果明显好于紫外灯一，并且紫外灯三与生成的臭氧在活性艳红X-3B的降解过程中存在协同作用。,.,17,紫外灯四,.,18,选择高级氧化体系,确定紫外光源,优选最佳反应条件,降解路径的初探,通过单因子实验进行研究，分别探讨参数一、参数二、参数三、参数四等因素对已确定工艺的影响。,.,19,选择高级氧化体系,确定紫外光源,优选最佳反应条件,降解路径的初探,在确定该有机废水主要成分后，通过配制标准溶液，并进行实验测定，以推测其降解路径。,.,20,.,21,由于紫外灯与氧化体系之间会发生作用，故将两个因素一起考查。采取全面试验的试验方法完成紫外灯与氧化体系的优化。其中因素1紫外灯的种类共有四个水平ABCD，因素2氧化体系的种类共有三个水平，这样全部的水平组合共有43=12个，具体的组合类型如表1所示。对这所有12个水平组合的每个组合均做3次重复试验，一共36次试验。,.,22,表1紫外灯与氧化体系的优化组合,由于紫外灯与氧化体系之间会发生作用，故将两个因素一起考查。采取全面试验的试验方法完成紫外灯与氧化体系的优化。其中因素1紫外灯的种类共有四个水平ABCD，因素2氧化体系的种类共有三个水平，这样全部的水平组合共有43=12个，具体的组合类型如表1所示。对这所有12个水平组合的每个组合均做3次重复试验，一共36次试验。,.,23,以C为例说明具体实验步骤:,1,2,3,4,5,6,预处理。取一定量原水进行预处理，取处理后的水样进行实验。,调节某初始参数四，至一个适宜数值。,将水样倒入反应器之后，测量参数三，并调节至适当值。,开启紫外灯二进行反应，启动搅拌及加药装置，按氧化体系二进行实验。,适时取样,再次调节参数四进行后续处理，测定水样的COD。,重复上述实验3次，并将结果取平均值。,.,24,时间/h,COD去除率(%),C,C,A,A,B,B,图1氧化体系与光源优化实验结果示意图,实验结果示意图:,【注】图中应含有12条的不同曲线，为简便，本图只显示了其中的6条。,.,25,运行条件包括参数一、参数二、参数三、参数四。首先对以上每个变量进行单因子实验，以确定最佳区间，在最佳区间内选取3个水平进行正交试验。,参数一的确定：,前3步实验步骤与3.1所述相同。开启紫外灯二进行反应，同时启动搅拌及加药装置，改变参数一，其余参数不变，进行实验。后面的实验步骤与3.1所述相同。由所得的数据绘制曲线图，从图中优选出3个较佳水平。,.,26,运行条件包括参数一、参数二、参数三、参数四。首先对以上每个变量进行单因子实验，以确定最佳区间，在最佳区间内选取3个水平进行正交试验。,参数三的确定：,前2步实验步骤与3.1所述相同。改变参数三，其余参数不变，分别进行这7次试验。后面的实验步骤与3.1所述相同。由所得的数据绘制曲线图，从图中优选出3个较佳水平。,【注】图中应含有7条的不同曲线，为简便，本图只显示了其中的4条。,.,27,运行条件包括参数一、参数二、参数三、参数四。首先对以上每个变量进行单因子实验，以确定最佳区间，在最佳区间内选取3个水平进行正交试验。,参数四的确定：,第1步实验步骤与3.1所述相同。改变参数四，其余参数不变，分别进行这7次试验。后面的实验步骤与3.1所述相同。由所得的数据绘制曲线图，从图中优选出3个较佳水平。,【注】图中应含有7条的不同曲线，为简便，本图只显示了其中的4条。,.,28,由上面单因子试验确定了每个因子的3个较优水平，接下来对这些因子进行正交试验。共有4个因素，每个因素取3个水平。由正交表可知一共要做9次试验，如表2所示。其中四个因素分别以ABCD表示。,表2COD去除率L9(34)实验方案,.,29,.,30,.,31,.,32,.,33,.,34,1,选定水中的某物质，利用相关测试技术测得其在污水中的含量,2,用分析纯药品配制同样浓度的单一溶液进行反应，在已优化的条件下进行试验,3,每隔一段时间取样，迅速测定里面含有的物质及含量,4,推断其反应的整体过程,实验结果中物质的存在性以及含量的检测需要用的检测技术包括高效液相色谱法与二极管阵列检测器，对