腈纶废水有机物的紫外高级氧化去除机制及反应动力学模拟

作者：胡月; 张文珍; 李彦刚; 胡俊^*; 王辉; 李文涛^*; 强志民

来源：环境科学学报, 2023, 1-10.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2023.0340

• VUV/UV/H_2O_2
• 工业废水
• 单位能耗
• 急性毒性
• 反应速率常数
• 计算流体动力学(CFD)

紫外高级氧化工艺(UV-AOP)可高效去除工业废水中的难降解有机物，然而，实际废水中成分复杂的有机物的降解去除机制和反应动力学研究还比较缺乏，限制了相关工艺的规模化应用.以某石化企业腈纶废水为对象，探究了UV/H2O2及VUV/UV/H2O2工艺对废水有机物的降解去除机制并开展反应动力学分析.结果表明，腈纶废水有机物芳香性低，主要荧光组分为富里酸类和腐殖酸类物质.两种UV-AOP均可高效降解去除腈纶废水有机物，且相同处理条件下VUV/UV光源对有机物的去除效率略优于UV光源，原因在于VUV辐射的引入增加了反应体系中HO·的生成(增加了H2O途径并强化了H2O2途径).在投加200 mg·L-1 H2O2、反应120 min后(UV剂量为23.4 J·cm-2),UV/H2O2和VUV/UV/H2O2对酸性废水中COD的去除率分别为80.4%和91.3%.不同处理条件下腈纶废水有机物去除的单位能耗为0.154～0.193 kWh·g-1 COD，且处理后废水对费氏弧菌的发光抑制率都明显低于初始值，表明两种工艺在实际腈纶废水处理中具有较好的应用前景.基于废水有机物去除的拟一级动力学规律和自由基浓度稳态假设模型，计算得到了有机物(以DOC计)在UV辐射和HO·氧化作用下的反应速率常数(分别为1.83×10-6 cm2·mJ-1和1.24×107 L·mol-1·s-1.在此基础上，开发了可准确模拟腈纶废水有机物去除的计算流体动力学(CFD)模型，为工艺实际应用时的效能评估和参数优化提供了支持.

• 单位
  中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院; 浙江工业大学; 中国科学院生态环境研究中心