一种臭氧氧化技术深度处理高浓度甲硝唑废水的工艺制造技术

本发明专利技术提供的一种臭氧氧化技术深度处理高浓度甲硝唑废水的工艺，臭氧浓度为18

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧氧化技术深度处理高浓度甲硝唑废水的工艺


[0001]本专利技术涉及一种属于废水处理技术，特别是涉及一种甲硝唑废水中处理工艺。

技术介绍

[0002]甲硝唑是一种硝基咪唑类抗生素。甲硝唑主要用于厌氧菌和原生动物感染的处理，它是一种高效的杀菌剂，不仅适用于人类，也适用于畜牧业和水产养殖。甲硝唑用途广泛，在水中的溶解度高，导致其在食物链、淡水和海洋中会进行累积。另外甲硝唑及其代谢产物具有潜在的毒理学效应，包括致突变和致癌属性。因此亟需寻求一种有效、经济的甲硝唑废水的深度处理技术。
[0003]臭氧氧化法因具有工艺操作简单、氧化彻底、过程不产生二次污染等优点而备受学者关注。臭氧具有很高的标准氧化还原电位(2.07V vs SHE)，可以和大多数有机物发生氧化还原反应。臭氧降解废水中的有机物分为两种机理，一种是有机物直接与臭氧反应，臭氧分子攻击不饱和键，其偶极结构使不饱和键断裂，但这种反应是有选择性的，有机化合物不能被完全降解；另一种是有机物和臭氧分解的链反应产生的羟基自由基反应，羟基自由基可以将大多数有机化合物分解成二氧化碳和H2O。
[0004]本文研究利用臭氧氧化技术处理甲硝唑抗生素废水。考察废水初始pH值，反应温度，废水的初始浓度对化学需氧量(COD)去除率的影响。利用紫外分光光度计和FT
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IR光谱对甲硝唑的处理过程进行研究，探索甲硝唑抗生素废水的矿化途径。研究结果表明臭氧氧化技术可大幅提高抗生素废水的可生化降解性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种操作简单、氧化效果好、过程不产生二次污染的臭氧氧化技术处理甲硝唑抗生素废水的工艺。
[0006]本专利技术提供的方案如下：一种臭氧氧化技术深度处理高浓度甲硝唑废水的工艺，臭氧浓度为18
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22mmol/h，甲硝唑浓度为400～1000mg/L，反应时间为40～50min，反应温度40～60℃，废水初始pH为10～12.5。
[0007]进一步地，上述臭氧浓度为20mmol/h下，甲硝唑浓度为1000mg/L，反应时间为50min，反应温度40℃，废水初始pH为12。
[0008]优选地，臭氧曝气器为钛合金微孔曝气器。
[0009]本专利技术的有益效果：1.本专利技术的技术方案的次日要达到COD去除率达到了58.2％，废水的五天生化需氧量(BOD5)与COD的比率(BOD5/COD)比值从0.17提升到0.41。
附图说明
[0010]图1臭氧氧化处理甲硝唑废水实验装置图；
图2pH值对COD去除效率的影响(实验条件:初始MNZ浓度＝1000mg/L,T＝40℃)；图3温度对COD去除效率的影响(实验条件：初始MNZ浓度＝1000mg L
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1，pH＝12)；图4初始MNZ浓度变化对MNZ COD去除效率的影响(实验条件:pH值＝12,T＝40℃)；图5臭氧氧化降解甲硝唑溶液的紫外
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可见吸收光谱(实验条件：初始MNZ浓度＝1000mg L
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1，pH＝12)；图6未经处理臭氧氧化后得到的副产物的FTIR光谱；未经处理(实验条件：初始MNZ浓度＝1000mg/L，pH＝12)；图7处理后臭氧氧化后得到的副产物的FTIR光谱；处理后(实验条件：初始MNZ浓度＝1000mg/L，pH＝12)；其中，1
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臭氧发生器；2
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臭氧反应器；3
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尾气吸收装置；11
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臭氧出口；12
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阳极水室；13
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阳极电解槽；14
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阴极水室；15
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阴极电解槽；21
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曝气器；31
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活性炭。
具体实施方案
[0011]下面通过实施例更加详细地说明本专利技术，但以下实施例仅是说明性的，本专利技术的保护范围并不受这些实施例的限制。
[0012]1.1实验材料与仪器1)主要试剂：甲硝唑纯度为99％，购自阿拉丁；氢氧化钠和硫酸是国药集团化学试剂有限公司提供的分析纯试剂。
[0013]2)主要仪器：5B
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6C型COD分析仪、FTIR5700红外光谱仪、L5型紫外－可见分光光度计。
[0014]1.2试验装置如图1所示，臭氧反应装置的整个装置主要包括臭氧发生器1、臭氧反应器2和尾气吸收装置3三部分。
[0015]臭氧发生器1是为了提供反应所需的臭氧，臭氧发生器采用的固体聚合物电解质电解水产生臭氧，臭氧产生量控制在20mmol/h。每次试验开始时，先将臭氧发生器开启20分钟，等待稳定后，再通入反应器内进行反应，反应器为自制的有机玻璃反应器。
[0016]利用钛合金微孔曝气器21，保证气体以较小体积形态均匀分布，有利于提高臭氧的利用率，试验过程中每隔10min取一次样进行分析。试验开始后的尾气通入粗颗粒的活性炭31进行处理。
[0017]2.1pH值对甲硝唑模拟废水降解效果的影响参见图2，臭氧氧化降解有机物分成两种不同的机理，一种是O3(2.07V)分子直接与有机物分子反应，另一种是臭氧分解成羟基自由基OH
·
(2.8V)和有机物反应，而羟基自OH
·
的氧化能力明显高于臭氧分子。
[0018]pH值在臭氧分解成自由基过程中起着相当重要的作用，碱性条件下可以引发臭氧产生羟基自由基的链反应。实验结果如图2所示，在较高的pH下通臭氧能有效地氧化降解甲硝唑废水，溶液初始pH设定在在2～12之间，pH值在2～9之间COD去除率变化不大，都在35％左右。而将溶液初始pH调到12后，COD去除效率增加了三分之二，达到58.2％。
[0019]2.2温度对甲硝唑模拟废水降解效果的影响
不同温度下臭氧氧化对COD去除率的影响见图3，当温度从20℃上升到40℃时，COD去除率从51.5％上上升到58.2％，继续升高温度到50℃，COD去除率出现了下降趋势，下降至56.9％。反应温度从两个方面影响臭氧氧化过程，首先根据阿伦尼乌斯经验公式，温度的提升会降低反应的活化能，提高臭氧氧化反应的表观速率常数。另一方面亨利常数是温度的函数，符合下面的关系：其中HO3(Pa
·
mol/L)代表亨利系数，T是热力学温度(K)，当温度升高时，亨利系数也会随着增大，降低臭氧在溶液中的溶解度，还会影响气相中的臭氧分子扩散到气液界面的传质速率
[17
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19]。总体来看，甲硝唑的降解速率受反应动力学、扩散动力学和在水中溶解度的共同影响，臭氧氧化甲硝唑的最佳温度在T＝40℃。
[0020]2.3初始浓度对甲硝唑模拟废水降解效果的影响参见图4，从实用的角度分析初始浓度对矿化率的影响是十分必要的。因此，研究了不同初始浓度对COD的去除效率的影响，显示了甲硝唑在不同初始浓度值(浓度为400
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1000mg/L)下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种臭氧氧化技术深度处理高浓度甲硝唑废水的工艺，其特征在于，臭氧浓度为18
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22 mmol/h，所述甲硝唑浓度为400～1000 mg/L，反应时间为40～50min，反应温度40～60 ℃，废水初始pH为10～12.5。2.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊潮，夏艳，赵锦波，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：