摘要:采用響應面法對UV/H2O2光氧化法處理高濃度LAS廢水的工藝參數進行了系統研究。根據Box-Behnken Design(BBD)設計原理,以初始pH與H2O2投加量、反應時間和溫度為主要影響因素,設計4因素3水平共29個實驗點的實驗方案,并建立了二次響應面擬合模型。方差分析表明,初始pH與H2O2投加量、反應時間和溫度以及初始pH和H2O2投加量、H2O2投加量和溫度之間的交互作用,對實驗結果具有顯著性影響。實驗得到的光氧化高濃度LAS廢水最佳工藝條件,pH為4.0,H2O2投加量為40 mmol/L,反應時間為90 min,溫度為25℃,在此條件下,LAS的平均去除率為98.1%。
表面活性劑廣泛應用于生活、工業和農業等各方面,目前國內外使用的表面活性劑多屬于陰離子表面活性劑,并以直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)為主。近年來我國的洗滌劑工業發展迅速,產量逐年遞增,從1985年的約100萬t增加到2005年的約460萬t,其中陰離子表面活性劑(以直鏈烷基苯磺酸鈉為主)占70%以上)。
由于LAS用途廣泛,幾乎涉及到家庭生活以及工農業生產的各個方面,因此生活污水、城市污水和一些工業廢水中均含有LAS,地下水、地面水,甚至飲用水中也含有LAS。LAS難降解,具有COD高、可生化性差、起泡性強及毒性大等特點,對人體、水生生物和微生物的毒害作用,若未經處理而直接排放,將對環境造成極大的危害。
LAS處理技術可分為2類:一類是包括泡沫分離法、吸附法和混凝法等在內的非破壞性技術;一類是包括催化氧化法、微電解法和生物法等在內的破壞性技術。雖然上述方法可達到較高的LAS去除效率,但這些方法由于處理濃度過低,或由于二次污染問題沒有得到解決、運行操作比較復雜等原因,很大程度上限制了其實際應用,尤其是在高濃度表面活性劑廢水中的應用。
高級氧化技術對于處理持久性難降解有機污染物(POPs)具有獨特的優勢,作為高級氧化技術中的一種,UV/H2O2工藝利用反應中生成的羥基自由基(.OH),可將廢水中有毒有害的有機污染物迅速降解為CO2和H2O等無機物,是一種高效、環保的廢物處理技術。目前,用UV/H2O2光催化氧化法主要用于處理低濃度LAS廢水,對于高濃度LAS廢水的處理較少。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
本研究采用UV/H2O2降解水中的高濃度LAS廢水,并采用響應面法重點考察了PH與H2O2投加量、反應時間和溫度等工藝條件對降解效果的影響,通過建立響應面模型得到最佳反應條件,以期為高濃度LAS廢水的處理中提供科學參考。
1實驗部分
1.1儀器和試劑
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