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丙烯腈是一种非常重要的化工原料,同时丙烯腈也具有潜在的“三致(致癌、致畸、致突变)”作用。丁腈橡胶主要是由丙烯腈和丁二烯两种单体经过溶液聚合或乳液聚合得到的无规律的共聚体。该类废水毒性大、电导率强、COD值高,其中COD值能达到几千甚至上万mg/L。因此此类废水不能直接排放到自然水体当中,必须经过适当的处理,才能排放到外界环境当中。 本论文采用化学氧化技术、微生物技术处理含丙烯腈废水,研究了各个不同的方法对该废水的处理效果,具有实际应用价值,另外,本论文还研究了模拟丙烯腈废水的毒性。 Fenton法处理丙烯腈效果:通过单因素实验确定了Fenton方法处理模拟丁腈橡胶废水中丙烯腈的最佳条件:反应温度为30℃、m(H2O2/丙烯腈,质量比,下同)=2∶1、m(H2O2/Fe2+,质量比,下同)=4∶1、pH=3、反应时间为2小时。在此条件下,丙烯腈的去除率能够达到90.6%。另外,Fenton方法对该废水的COD去除率超过35.5%,对TN的去除率能够达到28.3%。并且Fenton方法还可以显著提高该废水的可生化性,B/C值由原水的0.065提高到处理后的0.338。但是,Fenton氧化方法处理含丙烯腈工业废水还存在着很多问题,比如在处理后的出水当中会存在Fe2+、Fe3+以及形成Fe(OH)3胶体,这样会增加后续处理的难度和成本。 聚合反应方法处理丙烯腈效果:过硫酸钾与亚硫酸钠聚合最合适的反应条件是:二者质量比为1∶1、反应pH=3.0、反应后调节pH=7.0、每个反应器体积为100mL、反应时间为2h,反应期间不断搅拌并且保持在密闭空间中反应。通过实验可知,过硫酸钾和亚硫酸钠的添加量均为0.2g,反应温度为40℃为最合适的反应条件,在此条件下丙烯腈的由原来的将近400mg/L降低到仅仅为29mg/L,去除效率超过了92%。同理,过硫酸钾和硫代硫酸钠最合适的反应温度为50℃、添加量为1.5g,其他的条件与前者条件一致,处理后的丙烯腈为67mg/L,去除效果超过了83%。 臭氧方法处理丙烯腈的最合适的处理条件:t=25℃,pH=3.0,臭氧发生器进气量为0.3L/min,臭氧发生器既反应器进气口的臭氧浓度为70%。丙烯腈的去除率随反应时间的增加呈现线性增加,到60min时,丙烯腈的浓度降低到20mg/L以下,去除率为95%。处理效果比较理想。臭氧氧化方法具有处理效果好、反应快、无二次污染等优点,是一种比较理想的高级氧化方法。 在臭氧反应当中添加双氧水可以更加有效的提高该方法对丙烯腈的去除效果。而且在一定范围内,去除率与双氧水的用量呈正相关。Fenton试剂于臭氧联合使用也能提高臭氧对丙烯腈的去除效果。不过,Fenton试剂与臭氧必须同时作用,其处理效果才能达到最大值,不可以分批依次作用。同理,Fe2+也能协同提高臭氧的氧化效果。因此,通过将臭氧和其他氧化方法结合能为以后的臭氧方法处理丙烯腈废水提供比较好的借鉴。 工程菌培养成果:从北京市燕山石化污水处理厂活性污泥中分离得到1株可以利用丙烯腈作为唯一碳源和能源生长的细菌,编号为GC62A,通过16SrRNA鉴定为微小杆菌。该菌株在以丙烯腈为唯一碳源的无机盐培养基中,可以有效降解丙烯腈。其条件为:p(丙烯腈)=100mg/L,pH=7.0,t=35℃,转速为180rpm,菌液接种量为2mL(菌液)/100mL(无机盐培养基),经过72h的培养,该菌株对丙烯腈的降解效果达到98.6%。 固定化微生物技术对处理丙烯腈废水也具有比较强的作用,在35℃、pH=7.0、160rpm、v(海藻酸钠/聚乙烯醇)=1∶1、v(包埋剂/菌液)=1∶1以及交联24h的条件下,丙烯腈的去除能够达到50%左右。 模拟废水毒性研究成果:1)几种单因素中丙烯腈对小麦芽长的抑制最明显,与各因素相比,模拟废水表现为部分相加作用;2)各单因素对小麦根长和小麦发芽率的抑制都不明显;3)其他物质对发光菌发光度的抑制效果最明显,而且表现为拮抗作用;4)几种废水中模拟废水对小麦芽长和小麦根长抑制都最高;5)Fenton出水对小麦发芽率的抑制效果最高;6)活性炭吸附出水对发光菌发光度的抑制最高。综上所述,小麦和发光菌是两种判断、评价废水毒性的常见的受试生物,通过测试,尤其是以小麦芽长和根长作为依据时,几种处理方法可以明显降低模拟废水的毒性。