对苯醌废水处理

『壹』 张新胜的科研工作

1有机电化学反应工程
开展有机电化学的应用研究，优化电解工艺条件，探求有机添加物在电极过程中的作用机理。将固定床技术应用于电化学反应器内，大幅度地提高电极有效面积，提高电解能力。研究三维固定床电极的特性，优化电化学反应器结构。开展电解过程的中试研究和工业化试验，设计工业电解装置。
主要研究工作: 1)草酸电解法生产乙醛酸, 2) 成对电解生产乙醛酸, 3) 硝基苯电解生产对氨基苯酚, 4) 成对电解制备对苯醌和对苯二酚。5）四甲基氢氧化铵等有机碱系列产品。6）丁二酸、水杨醛、邻氨基苯酚、半胱氨酸和高半胱氨酸等产品的电化学合成。
2环境电化学工程
采用高频脉冲放电、高压脉冲放电和光电化学方法处理生物难降解的含酚废水、印染废水和制药废水。高频脉冲放电电絮凝处理高浓度有机废水，高压脉冲放电将分解有机毒物，提高可生化值。电化学和光化学耦合降解低浓度有机物。采用电化学的先进技术回收废水中的贵重金属，分步回收废旧混杂金属。
主要研究工作：1）印刷线路板厂蚀刻液再生循环利用。2）含酚废水的高压辉光放电降解。3）高频脉冲放电降解香兰素废水。
3 超纯微电子化学品的制备技术
利用电化学反应的特点，产品与原料通过离子膜隔离，制备超纯微电子化学—四甲基氢氧化铵等系列制备技术。产品中所有的杂质离子要求控制在ppb级。原料首先净化达到ppb级，阴离子经过离子膜被分离，在洁净环境内得到超纯微电子产品。
主要研究工作：超纯微电子级四甲基氢氧化铵的工业化技术。高纯苄基三甲基氢氧化铵、胆碱和四乙基氢氧化铵的制备。
4 电渗析在产物纯化中的应用
通过电解手段分离离子型物质是非常有效的，非离子型有机物与无机盐的分离，不同分子结构的离子型化合物之间的分离。采用阴离子膜与阳离子膜组合、离子膜与多孔膜的组合，开展物质的纯化分离、低浓度体系中盐类的分离和富集、有机产品中脱盐。
主要研究工作对氨基苯酚体系中硫酸的分离和硫酸铵的回收，乙醛酸体系中盐酸和乙醛酸与乙二醛的分离及其脱色纯化，表面活性剂脱盐纯化等。
5 添加物在电极过程中的应用研究
添加物在有机电化学过程的应用和理论研究在国内外鲜有研究报道。根据电解反应机理，设计和筛选最优的复合添加物，提高电流效率和收率。已成功开发出在草酸电解还原制乙醛酸、顺酐电解制备丁二酸、水杨酸电解制备水杨醛、邻硝基苯酚电解制备邻氨基苯酚等体系中的高效添加物。
添加物在电镀和电沉积方面应用很广，但是机理研究极为缺乏。从电镀和沉积机理和过程特点入手，开发高效光亮剂。例如，酸性氯化铜溶液中的铜回收过程的添加剂。
6 纳米碳纤维和离子液体在电化学领域的应用
研究纳米碳纤维的电化学纯化和电泳沉积负载纳米金属催化剂及其在氧还原过程和燃料电池中的应用。采用不同结构的纳米碳纤维，负载纳米金属催化剂。开发离子液体的制备技术及电化学纯化技术，开展其应用研究和优选研究。
7 化工过程优化及反应器放大
依据反应过程特征和流体力学模拟，优化化工过程及反应器结构，开展过程放大设计和新工艺研究。
主要研究工作：1）两相体系——40立方米香兰素缩合釜设计，2）多相体系——30立方米乙草胺缩合釜设计，3）粘稠物料——对位酯生产过程优化，4）愈创木酚连续化新工艺，5）香兰素连续化新工艺，6）1.8万吨乙草胺醚化强化新工艺，提高了氯化氢转化率，消除废水的产生。
8 相转移催化应用技术及精细化工产品开发
相转移催化技术在有机合成和电解过程中的应用及其理论研究。新型印染助剂等开发，如含氟拒水拒油剂。

『贰』 苯酚氧化生成什么

氧化成对苯醌

对苯醌是醌的一种。分子式C6H4O2。有邻苯醌和对苯醌两种。对苯醌较重要，苯醌通常指对苯醌。对苯醌为金黄色棱晶；熔点115～117℃，密度1.318克／厘米（20℃），能升华并能随水气蒸馏；溶于热水、乙醇和乙醚中。邻苯醌为红色片状或棱晶；在60～70℃分解；溶于乙醚、丙酮和苯。苯醌具有回复成苯环结构的强烈趋势，具氧化作用，能从碘化钾的酸性溶液中夺取碘，本身还原成对苯二酚。对苯醌可由氯酸钠和硫酸氧化对苯二酚制备；工业上可由苯胺或苯酚氧化制得；苯直接电解氧化也可制得苯醌。邻苯醌可由氧化银氧化邻苯二酚制得。苯醌是有机合成工业的原料，其还原产物对苯二酚是还原剂，可作底片的显影剂和聚合反应的阻聚剂。苯醌的蒸气对眼角膜和粘膜有刺激作用。

1.物质的理化常数:
国标编号 61822
CAS号 106-51-4
中文名称 苯醌
英文名称 p-Quinone；1,4-Benzoquinone
别 名 对苯醌；1，4-苯醌
分子式 C6H4O2；OC6H4O 外观与性状 金黄色棱柱状结晶，有刺激性气味
分子量 108.09 蒸汽压 0.01kPa(25℃)
熔 点 115.7℃ 沸点：升华 溶解性 溶于热水、溶于乙醇、乙醚、碱液
密 度 相对密度(水=1)1.32；相对密度(空气=1)3.73 稳定性 稳定
危险标记 14(毒害品) 主要用途 用作染料中间体，分析中用于测定氨基酸

2.对环境的影响:
一、健康危害

侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。
健康危害：本品有强烈的刺激性。高浓度强烈刺激粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤。接触后出现烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。口服可致死。

二、毒理学资料及环境行为

毒性：属高毒类。
急性毒性：LD50103mg/kg(大鼠经口)
刺激性：人经皮：2%，轻度刺激。人经皮：5%，重度刺激。
致癌性：小鼠经皮最小中毒剂量2000mg/kg(28周，连续)致肿瘤阳性。
对生物降解的影响：水中浓度0.2mg/L时，荧光假单孢菌对葡萄糖的降解受到抑制。55mg/L时大肠杆菌对葡萄粮的降解受到抑制。

危险特性：遇明火、高热可燃。受高热升华产生有毒气体。
燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。

3.现场应急监测方法:

4.实验室监测方法:
空气中的测定：样品经XAD-2树脂吸附后，用乙醇-己烷溶液洗脱，再用紫外检测器的高效液相色谱测定

5.环境标准:
前苏联 车间空气中有害物质的最高容许浓度 0.05mg/m3
前苏联(1975) 水体中有害物质最高允许浓度 0.2mg/L
前苏联(1975) 污水排放标准 1mg/L

6.应急处理处置方法:
一、泄漏应急处理

隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水谚入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。
废弃物处置方法：用控制焚烧法。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。紧急事态抢救或逃生时，议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。
防护服：穿相应的防护服。
手防护：戴防化学品手套。
其它：工作后，淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服，洗后再用。保持良好的卫生习惯。

三、急救措施

皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用流动清水冲洗15分钟。若有灼伤，就医治疗。
眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸。就医。
食入：患者清醒时立即给 饮植物油15-30ml。催吐。尽快彻底洗胃。就医。

灭火方法：雾状水、二氧化碳、砂土、泡沫。

『叁』 废水中的苯环如何破除

如何破解高浓废水？用高效催化氧化处理工艺
:一、高浓度废水背景概述
高浓度难降解废水越来越多，与此同时随着生活水平的提高，环保意识增强，人们对难降解的有机物在环境中的迁移、变化越来越关注，然而高浓度难降解有机污染物的处理，是废水处理的一个难点，难以用常规工艺(如混凝、生化法)处理，这是因为?
一、是此类废水浓度高，CODcr一般为数万mg/L，高的甚至达到十多万mg/L以上;
二、是其中所含是污染物主要是芳烃化合物，BOD/COD很低，一般在0.1以下，难以生物降解;
三、是污染物毒性大，许多物质被列入环境污染物黑名单，如苯胺、硝基苯类等;
四、是无机盐含量高，达数万甚至十多万以上。因此开发高浓度难降解有机废水的有效处理技术迫在眉睫。常温常压下的新型高效催化氧化技术就是在这种背景下应运而生的。
二、高效催化氧化原理
新型高效催化氧化的原理就是在表面催化剂存在的条件下，利用强氧化剂——二氧化氯在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物，或直接氧化有机污染物，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高废水的可生化性，较好地去除有机污染物。在降解COD的过程中，打断有机物分子中的双键发色团，如偶氮基、硝基、硫化羟基、碳亚氨基等，达到脱色的目的，同时有效地提高BOD/COD值，使之易于生化降解。这样，二氧化氯催化氧化反应在高浓度、高毒性、高含盐量废水中充当常规物化预处理和生化处理之间的桥梁。高效表面催化剂(多种稀有金属类)以活性炭为载体，多重浸渍并经高温处理。
ClO2在常温下是黄绿色的类氯性气体，溶于水中后随浓度的提高颜色由黄绿色变为橙红色。其分子中具有19个价电子，有一个未成对的价电子。这个价电子可以在氯与两个氧原子之间跳来跳去，因此它本身就像一个游离基，这种特殊的分子结构决定了ClO2具有强氧化性。ClO2在水中发生了下列反应：
ClO2 +H2O→HClO3+HCl
ClO2→ClO2 +O2
ClO2+ .HO→HCl+HClO
HClO→O2 +H2O
HClO2+ Cl2 +H2O→HClO3+HCl
氯酸和亚氯酸在酸性较强的溶液里是不稳定的，有很强的氧化性，将进一步分解出氧，最终产物是氯化物。在酸性较强的条件下，二氧化氯回分解并生成氯酸，放出氧，从而氧化、降解废水中的带色基团与其他的有机污染物;而在弱酸性条件下，二氧化氯不易分解污染物而是直接和废水中污染物发生作用并破坏有机物的结构。因此，pH值能影响处理效果。
从上式可以看出，二氧化氯遇水迅速分解，生成多种强氧化剂——HClO3、HClO2、Cl2、H2O2等，并能产生多种氧化能力极强的活性基团(即自由基)，这些自由基能激发有机物分子中活泼氢，通过脱氢反应生成R*自由基，成为进一步氧化的诱发剂;还能通过羟基取代反应将芳烃上的——SO3H、——NO2等基团取代下来，生成不稳定的羟基取代中间体，此羟基取代中间体易于发生开环裂解，直至完全分解为无机物;此外ClO2还能将还原性物质如S2—等氧化。二氧化氯的分解产物对色素中的某些基团有取代作用，对色素分子结构中的双键有加成作用。因此，二氧化氯可以很好的氧化分解水中的酚、氯酚、硫醇、仲胺、叔胺等难降解有机物和硫化物、铁、锰等无机物。
二氧化氯作催化剂的催化氧化过程对含有苯环的废水有相当好的降解作用,COD的去除率也相当高。但在有机物质的降解过程中,有一些中间产物产生,主要有:草酸、顺丁烯二酸、对苯酚和对苯醌等,这就造成了COD的去除率相对较低,但其B/C比即可生化性大大提高。
三、氧化剂制备
二氧化氯采用现场制备的方法,在塔式喷淋反应器内,用氯酸钠与盐酸在催化剂存在的条件下反应,生成二氧化氯,反应方程式如下:
NaClO3+HCl → NaCl +ClO2+Cl2
反应过程是在射流作用下使反应器形成负压,使原料经转子流量计自动吸入反应器,反应生成二氧化氯,最终被射流带入水体中。负压条件可使操作过程比较安全,而且二氧化氯不会外泄,操作环境无异味。在本反应中,可利用催化剂作用,减少氯气的产生,提高二氧化氯的产率。
四、设计与应用
(一)催化氧化的处理工艺
一般催化氧化的处理工艺为:废水→物化前处理→催化氧化→配水→生化
工艺说明如下:
⑴前处理采用混凝、沉淀、气浮、微电解、中和、预曝气等物化处理方法。经过这些物化处理,去除悬浮物,降低了废水的COD,调节了pH值,使废水能更适合进行催化氧化;
⑵催化氧化过程中降低了一部分COD，提高了B/C，使之能更好地进行生化处理，在物化与生化处理之间充当桥梁作用;
(3)催化氧化塔出水进行配水是为了降低含盐量，使之能更好地进行生化处理;
(4)生化处理的主要目的是进一步降低COD，最大限度地去除有机污染。
(二)催化氧化的处理效果
COD去除率≥70% ;色度去除率≥95 ;挥发酚去除率≥99% ;苯氨类去除率≥95%;硝基苯类去除率≥95% ;氰化物去除率≥99%。
五、铁碳微电解工艺介绍：
微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当系统通水后，设备内会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生的新生态[H] 、Fe2+ 等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用;生成的Fe2+ 进一步氧化成Fe3+ ，它们的水合物具有较强的吸附- 絮凝活性，特别是在加碱调pH 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。
工作原理：基于电化学、氧化- 还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。铁碳微电解填料用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低COD和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果
铁碳-芬顿反应器可通过催化氧化方式提高污水的可生化性。
1894年，法国人H,J,HFenton发现采用Fe2++H2O2体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂，它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由(•OH) •OH可与大多数有机物作用使其降解。随着研究的深入，又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O42-)等引入Fenton试剂中，使其氧化能力大大增强。从广义上说，Fenton法是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用，通过H2O2产生羟基自由基(•OH)处理有机物的技术。近年来，越来越多的研究者把Fenton试剂同别的处理方法结合起来，如生物处理法、超声波法、混凝法、沉淀法，活性炭法等。
工作原理及主要特点
芬顿试剂为常用的催化试剂，它是由亚铁盐和过氧化物组成，当PH值足够低时，在亚铁离子的催化作用下，过氧化氢会分解产生OH˙，从而引发一系列的链反应。芬顿试剂在水处理中的作用主要包括对有机物的氧化和混凝两种作用。
氧化作用：芬顿试剂之所以具有非常高的氧化能力，是因为在Fe2+离子的催化作用下H2O2的分解活化能低(34.9kJ/mol)，能够分解产生羟基自基OH•。同其它一些氧化剂相比，羟基自由基具有更高的氧化电极电位，因而具有很强的氧化性能。芬顿试剂处理难降解有机废水的影响因素根据上述芬顿试剂反应的机理可知，OH•是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH]决定了OH•的产量,因而决定了与有机物反应的程度。
电化学作用：铁碳和电解质溶液接触时，形成以铁碳为两极的原电池。其中碳极的电位高，为阴极，而铁极的电位低，为阳极。在废水中，电化学腐蚀作用可以自动进行。由于Fe2+的不断生成能有效克服阳极的极化作用，从而促进整个体系的电化学反应，使大量的Fe进入溶液，具有较高化学还原活性。电极反应所产生的新生态，能与溶液中许多组分发生氧化还原反应。同时铁是活泼金属，它的还原能力可使某些组分还原为还原态。
过滤吸附及共沉淀作用：由铁屑和碳粒共同构成的内电解反应柱具有良好的过滤作用，反应生成的胶体不但可以强化过滤吸附作用，而且产生新的胶粒。其中心胶核是许多Fe(OH)聚合而成的有巨大比表面积的不溶性粒子。易于裹挟大量的有害物质，并可和多种金属发生共沉淀作用，达到去除的目的。
电泳作用：在微原电池周围电场的作用下，废水中以胶体状态存在的污染物可在很短的时问内完成电泳沉积作用。即带电的胶粒在静电引力和表面能的作用下，向带有相反电荷的电极移动，附集并沉积在电极上而得以去除。

『肆』 苯醌的应急处理

泄漏应急处理 隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具专，穿化学防护服属。不要直接接触泄漏物。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水慎入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。
废弃物处置方法：用控制焚烧法。 防护措施 呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。紧急事态抢救或逃生时，议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。
防护服：穿相应的防护服。
手防护：戴防化学品手套。
其它：工作后，淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服，洗后再用。保持良好的卫生习惯。 急救措施 皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用流动清水冲洗15分钟。若有灼伤，就医治疗。
眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸。就医。
食入：患者清醒时立即给 饮植物油15-30ml。催吐。尽快彻底洗胃。就医。
灭火方法：雾状水、二氧化碳、砂土、泡沫。

『伍』 二氧化氯的作用是什么

1. 用作氧化剂、自脱臭剂、杀生剂、保鲜剂、漂白剂等。

2. 二氧化氯的主要作用是在自来水的消毒，和面粉与木质纸浆的漂白。

   以上图片为液体二氧化氯。

『陆』 地埋式污水处理装置采用除臭剂除臭如何实施

一体化污水处理工艺采用国际先进的生物污水处理新技术，集去除BOD5、COD、NH3-N于一身，具有技术性能稳定可靠，处理效果好，投资省，占地少，维护方便等优点。设备埋设于地表以下，设备上面的地表可作为绿化或其它用地，不需要建房及采暖、保温。二级生物接触氧化处理工艺均采用推流式生物接触氧化，其处理效果优于完全混合式或二级串联完全混合式生物接触氧化池。
并且活性污泥池体积小，对水质的适应性强，耐冲击负荷性能好，出水水质稳定，不会产生污泥膨胀。池中污水处理流程采用新型弹性立体反渗透污水处理设备的
填料，表面积大，微生物易挂膜，脱膜，在同样有机物负荷条件下，对有机物去除率高，能提高空气中的氧在水中溶解度。
生化池采用生物接触氧化法，其填料的体积负荷比较低，微生物处于自身氧化阶段，产泥量少，仅需三个月(90天)以上排一次泥(用粪车抽吸或脱水成泥饼外运)。该地埋式生活污水处理设备的除臭方式除采用常规高空排气，另配有土壤脱臭措施。整个污水处理先进技术系统配有全自动电气控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，平时一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。
只用充分利用资源才能使资源达到最大化，那么我国目前的正在建设的地下污水处理厂突破传统污水处理厂用地观念，科学合理地利用地下空间，节约土地资源。在常规的地上污水处理厂建设中，必须考虑厂区绿化率指标和卫生防护距离，使地上污水处理厂占用更多土地。这种污水厂最大特点就是在地下进行工作，地表利用率得到了最大保证，同时不存在卫生防护要求，不会使用太多地表土地资源少，充分节省城市空间。

『柒』 苯酚长时间露置在空气中会变成粉红，请问这粉红的是什么物质

苯酚在空气中被氧化就会变粉红 所以这分红物质是氧化物

『捌』 苯酚在空气中被氧化的产物是对苯醌还是邻苯醌

苯酚在空气中的氧化产物非常复杂，因为空气中不仅存在氧气，同时还有臭氧、过氧化物和一些自由基物种。颜色可能主要是醌类产生的。邻-和对-两种苯醌应该都是有的，搜索一下，发现主要的研究都是集中在怎么处理环境中的酚类物质的，不过终于还是找到了一篇文献罗列了之前报道的各种在苯酚水溶液中检出的氧化产物(溶解氧)，可以看看。Devlin, H. R., et al. Mechanism of the oxidation of aqueous phenol with dissolved oxygen, Ind. Eng. Chem. Fundam.1984, 23, 387-392主要包括：邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌、邻苯醌、己二烯二酸、马来酐、马来酸、富马酸、丙酸、乙酸、甲酸、二氧化碳、一氧化碳……。可吸收空气中水分并液化。有特殊臭味，极稀的溶液有甜味。腐蚀性极强。化学反应能力强。与醛、酮反应生成酚醛树脂、双酚A，与醋酐；水杨酸反应生成醋酸苯酯、水杨酸酯。还可进行卤代、加氢、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反应。苯酚在通常温度下是固体，与钠不能顺利发生反应，如果采用加热熔化苯酚，再加入金属钠的方法进行实验，苯酚易被还原，在加热时苯酚颜色发生变化而影响实验效果。有人在教学中采取下面的方法实验，操作简单，取得了满意的实验效果。在一支试管中加入2-3毫升无水乙醚，取黄豆粒大小的一块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入乙醚中，可以看到钠不与乙醚发生反应。然后再向试管中加入少量苯酚，振荡，这时可观察到钠在试管中迅速反应，产生大量气体。这一实验的原理是苯酚溶解在乙醚中，使苯酚与钠的反应得以顺利进行。

『玖』 苯酚被氧化后生成什么

苯酚的氧化产物一般是对苯醌。

苯醌是一种常用的氧化试剂或脱氢试剂，因为它很容内易被其它化合物还原为容对苯二酚，从而能表现出氧化活性。

并且其自身的氧化电位决定了1,4-苯醌能够在多种醇化合物共存的情况下选择性地氧化共轭的一级烯丙醇，如在二级醇和苄醇共存情况下选择性地将肉桂醇氧化为肉桂醛 。此外，采用1,4-苯醌作为脱氢试剂和水合氧化锆作为催化剂还能实现一级醇的氧化反应。

(9)对苯醌废水处理扩展阅读

苯酚是重要的有机化工原料，用它可制取酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、水杨酸、苦味酸、五氯酚、2,4-D、己二酸、酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品及中间体，在化工原料、烷基酚、合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。

此外，苯酚还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂,苯酚的水溶液可以使植物细胞内染色体上蛋白质与DNA分离，便于对DNA进行染色。

『拾』 用超声波预处理焦化废水，过程中暴气，氩气有用过的吗，有没有合适的条件

最好你自己看PDF，哪有清楚
超声波技术及其在水处理中的应用
龚安华罗亚田李端林
(武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉,430070)
摘 要
本文综合了近几年的国外文献,讨论了超声波处理废水的机理、影响因素及应用领域,提出了
超声波在废水处理领域存在的一些问题。
关键词:超声波气穴自由基水处理应用
1 前言
由于生物处理对有些物质不能适用,这一传统
的水处理方法已经难以满足人们对于环境质量的严
格要求。于是一些新的水处理方法逐渐兴起,这些
方法有些是彻底地处理废水,有些是降低废水的毒
性以便进一步地生物处理。气穴技术就是其中之
一,它能够用来有效地破坏或者改变复杂化合物及
难以生物降解材料的结构。
超声波由于能产生气穴,从而能氧化分解传统方
法所不能处理的废水。这一特性使其在废水处理领域
有着广泛的应用前景。一般来说,产生气穴的方式有
四种:超声波、水力、粒子及光子。其中,利用超声波产
生气穴和基于这一原理的声化学反应器引起了人们的
广泛兴趣。自上个世纪60 年代声化学发展以来,用超
声波能量处理工业和生活污水得到了大量地应用。而
事实上,由于人们对降低有毒污染物的需求越来越来
高,超声波在水处理领域得到了不断地发展。许多研
究人员在实验室里利用超声波反应器完成了对用传统
的方法难以处理的物质[1] 。
2 超声波反应机理及影响因素
211 超声波反应机理
表1 不同化合物的降解[2 ]
反应物超声波化条件主要中间产物主要机理
苯酚20 、487kHz 、30W、空气、01 5mm 对苯二酚、萘酚、苯醌等自由基
22氯苯20kHz 、50W、空气、01 05mm 萘酚、32氯萘酚、氯化物自由基
32氯苯酚20kHz 、50W、空气、01 05mm 氯化对苯二酚、32氯萘酚、42氯萘酚自由基
42氯苯酚20kHz 、50W、空气、01 05mm 对苯二酚、氯化物自由基
2 ,42二氯苯酚氩气22氯苯酚、42氯苯酚、2 ,4 二氯苯酚自由基
硝基苯酚011mm 亚硝酸盐、硝酸盐、蚁酸等自由基和热解
氯苯20 、487kHz 、30W、空气、氩气,氧气、01 5mm 42氯苯、对苯二酚、乙炔自由基和热解
四氯化碳20 、500kHz、30W、空气、01 035mm 四氯乙烯、六氯甲烷热解
氯仿200kHz 、空气、氩气热解
超声波是指频率在2000Hz 以上的声波,它具
有声波的普遍特性。但是由于其频率高于一般声
波,因而就有一些特殊的性能。虽然超声波化学转
化的有关机理还不是很清楚,研究人员[2 ] 提出了以
下几种反应机理:热分解、羟基自由基氧化、等离子
化学和超临界氧化。热分解发生在气穴内部,主要
表现在当溶剂或待分解物渗透进入气泡后被分解。
事实上,往往在气泡里的能量不足以打断化学键,而
在水溶液中,主要的热分解反应是对水的分解。这
一热解反应导致了在气泡中产生了活性相对较高的
48 四川化工 第9 卷 2006 年第1 期
&; 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
自由基,这些自由基会在气泡里或者气泡周围重新
结合。否则,在这些自由基进入溶液以后可能与一
些大分子接触从而氧化它们。羟基自由基氧化与热
解之间的比率取决于溶质的位置,要看是在气泡里
或者是界面层,还是在溶液里。但是,归根到底取决
于物质的物理化学性质。表1[2 ] 是一些物质的情况
反映。
当然,仍然有一些参数还不是很清楚。研究人
员[2 ] 提出决定化合物进入气泡的性质不是其蒸汽压
而是其疏水性。因此,亲水的化合物如苯酚和氯酚
可能会在溶液中或者界面处受到羟基的攻击。其它
的一些疏水性化合物如四氯化碳、苯和氯苯可能主
要是在气泡中热解。但是,其它的情况也有可能影
响降解的位置,也有些情况是一些机理的互相竞争。
总之,疏水性化合物和挥发性化合物易于被超声波
降解,而不挥发和亲水性化合物超声波是难以降解
的。
另一种反应的机理是等离子化学。这与超声波
发光与光致发光之间的关系和光化学与声化学之间
的关系相似。这种等离子的效应是由于对超声波能
量的吸收,从而在气泡中形成为等离子体。
以上提到的假设可以归结为超临界水的声化学
反应。事实上许多的研究人员都发现[ 2 ] ,在气泡和
溶液的界面层存在着超过临界条件的高温高压
(647 K、2211MPa) ,这使得媒介有流体的物理性质。
这些条件可通过改变溶质的溶解度和分散度来改善
反应。但是,超临界水的界面自由基只有几毫秒的
寿命和几毫米的范围。
212 反应的影响因素
超声波反应中,分解化合物的性质是决定反应
进程的主要因素。而其它反应条件对反应进程也有
不同程度的影响,其主要体现在对反应常数的影响。
研究人员[3 ] 在分解芳香族化合物时发现底物的起始
浓度和超声波的能量强度对反应速率有着不同程度
的影响。随着底物浓度的增加反应速率降低。这是
因为由于浓度的升高,导致比热容的降低,而比热容
降低导致了降解速率的降低。而当底物主要是在气
泡中分解时,降解速率取决于气泡的数量。而随着
超声波密度的增加,气泡的数量也会增加,从而提高
了反应的速率。
在反应体系中加入媒介气体对反应的进程也有
不同程度的影响。研究人员[2 ] 在用超声波分解二硫
化碳时发现,在不同的气体媒介中,其反应的速率为
He > 空气> N2O > Ar 。其在He 的反应体系中
的速率是在Ar 中的3 倍。气体的影响因素主要是
体现在对声化气泡间撞击上。气体的许多性质都可
以影响声化反应,如比热容、热导率和溶解性。比热
容影响反应的效果表现在高比热容的单原子比低热
容的多原子能产生更高的温度和压力。而低热导率
的气体降低了气体撞击热能的传递,从而降低了撞
击的温度。气体的溶解度也是一个影响的因素。气
体的溶解度越大,它就越可能扩散到气穴中。这些
溶解的气体为气穴的形成提供核心。
当然还有一些其它的因素如时间、水中干扰物
质、催化剂( TiO2 ) [ 2 、4 ] 等。许多研究表明,无论哪种
因素的影响,超声波反应器的经济性不能忽视。
3 超声波在水处理中的应用
超声波由于其独特的特性,有着广泛的应用范
围。但一般说来,单一的超声波处理并不能达到满
意的处理效果。目前的研究主要集中在超声波与其
它处理方法的联合处理废水。
311 强化生物处理
利用超声波技术可以改善污泥的固2液界面、加
强气体的传质和营养物传递,从而强化生物处理。
O1 Schlafer[5 ] 研究人员利用低功率超声波处理酿酒
工业废水,生物反应器获得了较好的处理效果。在
实验中,超声波功率为013W/ L 、频率25kHz。经过
超声波处理后的生物絮体浓度由0112g/ L 增加为
014g/ L ,处理效率提高了50 %。
宁平等[6 ] 利用超声波辐射2活性污泥联合处理
焦化废水,研究表明,当选择空气作为曝气气体,向
废水中曝气而不用超声波时,废水中CODCr 降解率
仅为45 %;在声能强度为11914kW/ m2 条件下,用
超声波时其降解率可达65 %; 当把超声波辐射2活
性污泥联合处理焦化废水时,CODCr 的降解率提高
到81 %。同时发现经超声波预处理后的废水中无
亚硝酸氮,而且加活性污泥后,其耗氧速率有明显的
降低,说明经超声波处理后的焦化废水对生物无毒
性。
第1 期 超声波技术及其在水处理中的应用49
&; 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
312 处理造纸黑液
造纸黑液是由木质素与腐殖酸物质构成的色度
极暗、颜色很深的废液,对其进行处理一直是工业水
处理的难题之一。沈壮志[7 ] 等采用PFS/ H2 O2 与超
声波联合处理,通过对比发现,联合超声波处理后
CODCr的去除率提高了13 %左右、PFS 节约14 %、
H2O2节约50 —80 %。周珊[ 8 ] 等利用超声波技术与
组合高级氧化技术对造纸黑液进行处理。研究发现
在超声波辐照下,可以将造纸废液中大分子有机污
染物部分分解为小分子有机物。在温度30 ℃、p H
为6 条件下,单独超声波辐照4h ,CODCr 去除率为
1715 %、TOC 去除率为1317 %。但在US2H2 O2
2
FeSO4 工艺下辐照4h ,由于活性自由基的产生,使废
液CODCr 去除率高达4719 %、TOC 去除率高达
4518 %。
313 超声波2物理能场分解有机物
在水处理中物理能场的应用比较广泛,将超声
波和其它物理能场(光场、电场、磁场) 相联合是水处
理中的研究方向之一。E1Naff rechoux[9 ] 等将超声
波与紫外光联合处理生活污水分解有机物,研究认
为,在分解有机物过程中存在三种作用: 紫外光分
解、超声波形成羟基自由基氧化分解、紫外光分解空
气产生臭氧氧化分解。付荣英[10 ] 等利用超声波和
紫外光协同作用氧化降解邻氯苯酚,研究表明,紫外
光和H2O2 体系对邻氯苯酚的降解率仅为43 %。而
联合超声波后,降解率可达83 %。这说明超声波与
紫外光产生了协同作用。
超声波与电场联合是一种新型的水处理技术。
刘静[ 11 ] 等利用超声波和电场处理印染废水,在初始
浓度为370mg/ L 、p H = 2 、电压为5V 的最佳条件下
作用60min ,印染废水的脱色率可达9616 %。研究
发现单独超声波对印染废水的降解能力较弱,而超
声波2电场协同作用下的脱色率远大于单一电场作
用。
4 结论
超声波在水处理领域的应用虽然已经得到了人
们广泛地认识,但是有许多问题仍然有待解决。
411 超声波反应的条件控制比较困难。不同的底
物由于其不同物理化学性质,其最佳的分解条件是
不同的,尤其是考虑其经济性时。分解不同的底物
时,为使其达到最佳的分解效果,必须对超声波的强
度、分解时间、催化剂等条件进行试验。
412 到目前为止,超声波技术还没有大规模运用到
实践中,许多的应用都是在实验室里完成。这些试
验都是针对某一类底物,模拟该物质的溶液进行处
理。超声波有待进一步在实践中的考验。
413 超声波大规模应用的问题主要在设备上,研制
出能够连续处理废水、低能耗、大容量的超声波反应
器是关键所在。
参考文献
[ 1 ] Parag R. Gogate ; Sukti Mujumdar ;J agdish Thampi ,Dest ruction
of Phenol using sonochemical reactors : scale up aspect s and compari2
son of novel configuration wit h conventional reactors ,Separation and
Purification Technology ,2004 ,34 :25 —34
[ 2 ] Collins Appaw ; Yusuf G. Adewuyi ,Dest ruction of carbon disul2
fide in aqueous solutions by sonochemical oxidation ,Journal of Haz2
ardous Materials ,2002 ,90 :237 —249
[ 3 ] Yi jiang ; Christian Pet rier ; T. David Waite , Kinetics and mecha2
nisms of ult rasonic degradation of volatile chlorinated aromatics in a2
queous solutions ,Ult rasonic Sonochemisty ,2002 ,9 :317 —323
[ 4 ]Maria Papadaki ;Richard J . Emerya ;Mohd A. Abu2Hassan ;Alex
D′taz2Bustos ; Ian S. Metcalfe ;Dionissios Mantzavinos ,Sonocatalytic
oxidation processes for t he removal of contaminant s cotaining aro2
matic rings f rom aqueous effluent s ,Separation and Purification Tech2
nology ,2004 ,34 :35 —42
[ 5 ]O. Schlafer ;M. Sievers ; H. Klotzbucher ; T. I. Onyeche , Improve2
ment of biological activity by low energy ult rasound assisted bioreac2
tor ,Ult rasonics ,20003 ,8 :711 —716
[ 6 ]宁 平;徐金球;黄东宾;等,超声波辐射2活性污泥联合处理焦化
废水,环境科学,2003 ,3 (24) :65 —69
[ 7 ]沈壮志;程建政;兰从庆,超声波/ PFS 联合对造纸黑液处理的研
究,应用声学,2003 ,2 (22) :45 —48
[ 8 ]周 珊;吴晓晖;黄卫红;等,超声波降解造纸黑液的初步研究,工
业水处理,2002 ,10 (22) :26 —28
[ 9 ] E. Naff rechoux ; S. Chanoux ; Pet rier J . Suptil , Sonochemical and
Photochemical Oxidation of organic matter ,Ult rasonics Sonochemis2
t ry ,2000 ,7 :255 —259
[ 10 ]付荣英;陈 亮;胡牡丹;等,超声波波2光催化氧化降解邻率苯
酚的研究,环境污染与防治,2004 ,2 (26) :116 —118
[ 11 ]刘 静;谢 英;卞华松,超声波电化学法处理印染废水的实验
研究,上海环境科学,2001 ,3 (20) :151 —157
50 四川化工 第9 卷 2006 年第1 期
&; 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net