旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水

第47卷第1期2020年北京化工大学学报(自然科学版)JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)Vol.47,No.12020引用格式:高圣炜,刘知邦,邵磊.旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水[J].北京化工大学学报(自然科学版),2020,47(1):25-31.GAOShengWei,LIUZhiBang,SHAOLei.TreatmentofPVAwastewaterbyozone鄄basedadvancedoxidationinarotatingpackedbed[J].JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience),2020,47(1):25-31.旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水高圣炜1,2摇刘知邦1,2摇邵摇磊1,2*(北京化工大学1.有机无机复合材料国家重点实验室;2.教育部超重力工程研究中心,北京摇100029)摘摇要:在旋转填充床(RPB)中进行了O3/FeSO4·7H2O(用Fe(域)表示)和O3/Fenton两种高级氧化工艺处理模拟聚乙烯醇(PVA)废水的研究,考察了Fe2+浓度、初始pH、RPB转速、反应温度以及气相O3浓度对PVA降解率的影响,结果表明O3/Fenton工艺比O3/Fe(域)工艺表现出更好的PVA降解性能。在O3/Fenton工艺中,在初始PVA浓度200mg/L、pH=2、反应温度25益、RPB转速1000r/min、O3浓度30mg/L、气体流量90L/h、液体流量30L/h、Fe2+浓度0郾8mmol/L、H2O2浓度35mg/L的条件下,PVA的降解率可以达到99郾4%。此外,还对O3/Fe(域)和O3/Fenton工艺降解PVA的反应动力学进行了研究,发现这两种工艺中PVA降解反应均为一级反应。关键词:旋转填充床;高级氧化;PVA废水;降解;动力学中图分类号:X703郾1摇摇DOI:10.13543/j.bhxbzr.2020.01.005收稿日期:2019-07-01第一作者:女,1995年生,硕士生*通信联系人E鄄mail:shaol@mail.buct.edu.cn引摇言聚乙烯醇(PVA)是一种用途广泛的水溶性有机高分子聚合物,具有良好的成膜性、耐磨性、抗静电性以及气体阻隔性,因此被广泛应用于纺织、建筑、造纸、食品、农业及医疗行业[1]。随着近年来印染、纺织等行业的快速发展,PVA废水排放量逐年增加。PVA废水具有较大的表面活性,易产生泡沫,对水体的复氧会产生不利影响,另外PVA废水直接排放还会增强湖泊、海洋中重金属的活性,促进水中重金属的迁移,造成严重的环境污染[2-4]。因此,如何快速有效降解水中的PVA具有重要的实际意义。PVA废水的处理方法有物理法、化学法和生物法。常见的物理法包括吸附法、膜分离法、萃取法等,化学法包括高级氧化法(AOPs)、电化学法、混凝法等,生物法包括好氧生物法、厌氧生物法以及好氧-厌氧生物联用法等[5-6]。其中,AOPs是一种利用·OH和·SO-4等自由基氧化难降解有机物的高效处理方法。由于这些自由基对富电子基的高亲和力以及对有机污染物的良好处理效果,AOPs被广泛应用于有机废水处理领域[7-9]。单独使用AOPs操作简单,处理效果好,但所需的反应时间较长,而在AOPs中加入金属离子催化剂能有效提高氧化效率,改善有机废水的处理效果[10]。AOPs中加入金属离子催化剂处理PVA废水使用的装置一般为搅拌反应器[11-13],而利用超重力装置与AOPs工艺结合的方式来处理PVA废水的研究尚未有报道。超重力技术是一种高效的过程强化技术,在吸收、解吸、精馏、纳米材料制备等领域中得到了广泛的应用。超重力技术通过转子高速旋转所形成的离心力模拟超重力环境,将液体破碎成微小的液膜和液滴,并使气液、液液界面快速更新,从而使得传质和混合得到了极大的强化[14]。将超重力技术与臭氧AOPs相结合处理石化、农药、印染废水的结果表明,该工艺可以达到快速降解有机物、改善废水可生化性、显著降低废水色度的效果[15-17]。本文首次提出将一种典型的超重力装置—旋转填充床(RPB)与金属离子均相催化臭氧AOPs相结合,进行模拟PVA废水的降解研究,考察了RPB中O3/Fe(域)和O3/Fenton两种AOPs处理PVA废水的效果。利用超重力环境对PVA废水的高度分散作用来促进O3的气液传质过程,从而提高O3的吸收及其与PVA的反应效果,提升PVA的降解效率,以期为PVA废水的处理提供新的技术路线。1摇实验部分1郾1摇实验材料及设备PVA(逸99郾0%)、KI(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;H2