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光芬顿对有机磷农药废水处理效果研究

发布日期: 2022-12-21
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令人望而生畏的有机磷农药生产,如何能做到对环境无害?

 

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一、有机磷的危害

有机磷农药,主要是用于防治植物的病、虫、草害,多为含磷元素的有机化合物。我国生产的有机磷农药绝大多数为杀虫剂,如常用的乐果等,有机磷农药多为磷酸酯类或硫代磷酸酯类化合物,是有毒的,难以生物降解的,是对环境生态及人类健康有巨大危害的污染物。

有机磷类农药对人的危害作用从剧毒到低毒不等。能抑制乙酰但碱酯酶,使乙酰但碱积聚,对人体的危害以急性毒性为主,多发生于大剂量或反复接触之后,会出现一系列神经中毒症状,如出汗、震颤、精神错乱、语言失常,严重者会出现呼吸麻痹,甚至死亡。

在农药和一些化工生产制造及一些农产品加工等工农业活动中,排放的污水都含有少量的有机磷农药,依然可以通过食物链和其它环境蓄积作用对人体和环境造成严重危害因而采用科学的手段对其进行有效的处理,以降低对环境的危害十分必要。

二、消除有机磷污染的措施

高级氧化技术是对这些难以生物降解且对生态危害甚大的有机磷农药残留物有效的处理工艺。芬顿工艺是一种广泛应用的高级氧化工艺,其也在农药废水的处理中有大量的应用,但在应对有机磷农药废水处理中仍然存在着污泥泥量大,处理效率低的二大问题。

光芬顿技术是最近取得了巨大发展的新技术,光芬顿工艺在保留了传统芬顿高级氧化工艺产生羟基效率高成本优适应性强等优势的基础上,通过对亚铁的循环再生,为有机磷农药废水的处理提供了一个非常有效的解决方案。

因为有机磷农药的种类成份十分复杂,废水中的农药残留成份也会因水而异,本以丙溴磷为目标污染物进行研究指示,具有很强的代表性,丙溴磷广泛应用于防治棉花、蔬菜、果树等作物的多种害虫,对抗性棉铃虫的防治效果佳,是一种广泛常用的杀虫剂。本文对丙溴磷的处理技术可供借鉴参考。

、试验及分析方法

研究的重点在于对比传统芬顿与光芬顿在处理有机磷农药废水的工艺中各参数如PH值、反应时间、去除效率、铁盐投加(与双氧水的比例)、双氧水与COD的投加比例等因素对TOC降解效率的影响

试验水样为丙溴磷复配水样,为保证测试的准确度,以TOC代替COD表征有机物的去除效率。

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1 试验装置流程图

、结果及分析

无论是芬顿反应还是光芬顿反应,其核心机理是高效持续的产生羟基,并利用羟基的强氧化性,在反应过程中实现对目标污染物的降解,本研究的目的在于对传统芬顿与光芬顿边界的探究,以实现效率的大化及光芬顿的具体的比较优势。本研究进行了多次连续试验,对相关边界及其对有机磷农药TOC的去除进行了深入的研究,相关结果及分折如下:

1PH值对TOC去除效率的影响

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注:芬顿反应条件:T= 90 min; H2O2:COD=2:1; Fe(II):H2O2 =1:100

光芬顿反应条件:T= 30 min; H2O2:COD=2:1; Fe(II):H2O2 =1:100

可以看出,基于PH对铁离子水合价态的影响,芬顿和光芬顿都是在PH=3.0的条件下反应效率更高。同时可以明显看出,同等条件下光芬顿反应效率是芬顿的2倍左右。

2、不同的COD与双氧水的比值对总有机碳去除的影响

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注:芬顿反应条件:T= 90 min;PH=3; Fe(II):H2O2 =1:100

光芬顿反应条件:T= 30 min;PH=3; Fe(II):H2O2 =1:100

双氧水投加量的增加,对反应效率的提升效果逐步趋缓,同样比例下光芬顿效率比芬顿提升60%以上

、总结

通过对上述试验数据的分析,可以非常清楚的得出如下结论:对于有机磷农药丙溴磷废水的高级氧化处理,在传统的芬顿反应中通过内循环的方式引入紫外线光的幅射,可以大幅度的提高羟基自由基的产生效率,组合均相的紫外线/双氧水/亚铁光芬顿反应系统,相对于传统的芬顿工艺,能够大幅度提高对有机磷农药丙溴磷废水的去除率和反应效率,极大的降低反应的处理成本。

在废水的高级氧化工艺设计中,不同的污染物及浓度的不同,对高级氧化反应的边界要求也有所不同,Ph值、COD:H2O2比值、亚铁与双氧水的比值等参数的变化,会极大的影响羟基产生的效率,本研究发现,光芬顿对丙溴磷废水的去除工艺为PH3COD与双氧水比为2:1

光芬顿高级氧化作为有机磷农药废水预氧化处理,相比于传统芬顿更经济、更高效、更低能耗、更少投资、更易操控也更加绿色,且已经成功应用于工程实践。


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