1、 1 毕业论文 开题报告 环境工程 芬顿试剂处理吡虫啉农药废水试验研究 一、选题的背景、意义 我国是农药生产和使用大国 ,农药行业在我国国民经济中占有重要地位。近年来 ,传统农药由于残留毒性大、效能低 ,正在被对环境更加友好的新一代农药逐步替代。吡虫啉以其高效、低毒、低残留的特点 ,成为新一代农药的代表 ,具有良好的市场前景。但是 ,对其生产废水的处理却并无成熟的工艺可循 ,该废水的不达标排放 ,对环境造成了严重的污染。因此 ,对吡虫啉生产废水治理工艺的研究不仅可以为企业排忧解难 ,还可以为高浓度难降解有机废水的治理寻求一种有效的处理 手段。 吡虫啉 ,又名咪蚜胺 ,英文名 Imidaclop
2、rid, 是一种高效、低毒、低残留的仿生物杀虫剂，其生产废水中含有大量丙烯腈、甲苯、 DMF及少量的 2-氯 -5-氯甲基吡啶等，具有毒性大、成分复杂、难降解有机物浓度高、治理难度大等特点，属于典型的高浓度难降解毒性有机废水，直接排放会严重污染环境。目前 ,农药废水的处理方法主要工艺有物化法、化学法和生化法三类方法。现在吡虫啉是世界上用量最大的新烟碱类杀虫剂，其每年世界原药总产量在 18000 20000 吨之间，其中中国的产量在 12000 14000吨之间， 中国的吡虫啉出口在 8000吨左右， 4000吨左右用于国内制剂产品。它是由德国拜耳公司和日本特殊农药株式会社共同开发的一种新型氯代
3、烟碱类杀虫剂，于 1984 年合成， 1991 年投放市场。特性吡虫啉原药的专利最早由拜耳在 1986 年申请的，目前拜耳公司的产量在 6000吨左右。由于吡虫啉的生产主要是丙烯醛的合成线路，生产一吨的吡虫啉原药，将产生 20吨左右的“三废”，对环境污染的压力的确很大。对其生产废水的处理目前却并无成熟的工艺可循 ,该废水的不达标排放 ,对环境造成了严重的污染。因此 ,对吡虫啉生产废水治理工艺的研究不 仅可以为企业排忧解难 ,还可以为高浓度难降解有机废水的治理寻求一种有效的处理手段。 二、相关研究的最新成果及动态 吡虫啉农药生产过程中产生的废水颜色深 、浓度高、难处理 ,若直接排放将对生态环境造
4、成严重污染。目前 ,对该废水的处理还没有一种方法被普遍接受。湿式氧化法 (WAO )是一种处理高浓度、重污染、高毒性有机废水的有效方法 ,但设备及运行费用较高。催化湿式氧化法 (CWAO )在 WAO 基础上使用催化剂提高反应速率 ,降低反应的压力及温度 ,在较短时间内使有机物的降解2 效果达到最好。国外对 CWAO 已实现工业 化 ,而我国对 CWAO多处于实验室研究阶段 ,且研究的对象多为单一组分的模拟废水 ,近几年才出现处理实际废水的报道。目前尚未见用 CWAO 处理吡虫啉农药废水的报道。 国内农药废水的治理始于上世纪六七十年代， 80 年代后逐步展开。目前农药废水的处理技术概括可分为物
5、化法、化学法和生化法等。 物化法常作为预处理手段，用来回收废水中的有用成分，或对难生物降解物进行处理，达到去除有机物，提高可生化性，降低生化处理负荷，提高处理效率的目的。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、沉淀法等。采用物化法能较好地回收废水中的有用物质，实 现环境效益和经济效益的统一。 化学法常作为生化处理的预处理方法使用，主要有药剂氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法、微电解法和超临界水氧化技术。 药剂氧化法包括氯氧化法、 Fenton 试剂法、臭氧氧化法等。 其中应用 Fenton 试剂技术具有反应迅速且分解氧化彻底 ,可以处理不同类型废水 ,因此该技术越来越受到重视并不断完善和发展。普通 F
6、enton法由于存在有机物矿化程度不高、 H2 O2消耗大、 成本高等缺点 ,所以最近国内外都侧重于研究改性 Fenton 法。对于光 - Fenton法 ,下一步的发展方向应是加强对聚 光式反应器的研制 ,以便提高照射到体系中的紫外线总量 ,达到降低运行成本的目的。对于电 - Fenton法 ,其主要的发展方向应该是 : (1)合理设计电解池结构 ,加强对三维电极的研究。以利提高电流效率、 降低能耗。 (2)加强对 EF - H2O2体系中阴极材料的研制。新阴极材料应具有与氧气接触面积大、 对氧气生成 H2O2的反应起催化作用等特点。 ( 3)加强对阳极电化学 Fenton法的研究 ,可以考
7、虑将工业电解制取 H2 O2 的方法引入到 Fenton体系。 生化法的原理是利用微生物的新陈代谢作用来降解转化有机物，其 作为末端处理广泛应用于各行业的废水处理中，我国的农药生产企业基本上都建有生化处理设施。生化处理工艺一般分为好氧生化处理、厌氧生化处理以及高效降解菌等。 在实际处理废水时，通过综合考虑技术特点与具体水质情况，常常采用几种方法联用，取长补短，可以极大提高废水的处理效率。从目前看，超声波技术、超临界水氧化、电极生物膜法、高效降解菌以及酶促降解法是农药废水处理技术的发展趋势，有待于人们进一步研究探索，使之尽快工业化和产业化。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点
8、及预期达到的目标 1.研究内容 在自 然光照下，用芬顿法处理吡虫啉农药废水： 3 （ 1） 确定双氧水与 Fe2 + 离子的最佳浓度配比； （ 2） PH、反应时间、反应温度对吡虫啉农药废水脱色率及 COD去除率的影响规律； （ 3） 废水中 COD含量的测定方法：重铬酸钾法 ( G B11914 89 )； （ 4） 色度测定：铂钴比色法； 重铬酸钾法 ( G B11914 89 )：重铬酸钾法 ( GB 11914-89)测定 COD主要步骤：取 20.00 mL 混合均匀水样 (或适量水样稀释至 20.00 mL) 置于 250 mL 磨口回流锥形瓶中，准确加入 10.00 mL 的重铬
9、酸钾标准溶 液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30 mL 硫酸 -硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀， 加热回流 2 h (自开始沸腾时记时 ) 。 冷却后，用 90 mL 水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液体积不要少于 140 mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。溶液再度冷却后，加 3 滴试亚铁灵试剂，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色变经蓝绿色变为红褐色即为终点， 记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。测定水样的同时，取20.00 mL 重蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验。记录硫酸亚铁铵标准溶液的 用量。 CODCr (O2 ,mg/ L) =(V 0 - V
10、1 ) c 8 1 000/ V。 2.研究难点 1.如何找出 Fenton的配比关系，及其对 COD和色度去除率的影响规律。 2.因为 Fenton 体系中残余 H2O2 对 COD 的测定存在干扰，所以在实验数据处理过程中还要考虑到如何消除 H2O2对他的影响。在这样处理一过程中时将可能遇到的问题：虽然 H2O2 对体系 COD 测定有影响，影响与其浓度呈线性关系，但是不同体系中 H2O2 对 COD测定所产生的影响不同。 3.PH值对体系中测定 COD值是否存在干扰。 3.预期达到的目标 本课题旨在找出芬顿法处理吡虫啉农药废水的最佳条件，为将来用这种方法或用类似方法处理该种农药的厂家提供
11、参考依据。通过独立的实验设计及操作，综合运用以前所学的基础知识及专业知识 ,养成从生产实际来考虑处理问题的习惯 ,为今后从事环境治理方面的工作打下基础。 四、论文详细工作进度和安排 2011.02.18-2011.02.21 完成外文翻译； 2011.02.28-2011.03.03 进行文献检索、资料查阅，完成文献综述； 2011.03.03-2011.03.05 完成开题报告； 2011.03.10-2011.03.29 完成毕业论文、设计资料的整理； 4 五、主要参考文献 1 伏广龙 , 徐国想 , 祝春水 , 张猛 芬顿试剂在废水处理中的应用 J环境科学与管理，2006， 31（ 8）
12、： 133 135 2 叶蓓蓉，姚日生， 边侠玲 农药生产废水处理技术与研究进展 J 工业用水与废水 ，2009， 08（ 2）： 23 26 3胥维昌我国农药废水处理现状及展望 J化工进展， 2000，（ 5）： 18 23 4 赵彬 侠 ,李红亚 , 张小里 , 刘林学 ,金奇庭 催化湿式氧化法处理吡虫啉农药废水 J 化工环保 ， 2007， 27（ 5）： 442 445 5韩玉英，赵彬侠，张小里，等催化湿式氧化吡虫啉农药废水的研究 J工业催化，2005， 13（ 2）： 43 46 6 杨晓燕 ,陈雷 ,陆雪梅 ,徐炎华 微电解 -芬顿法预处理吡虫啉农药生产废水 J 南京工业大学学报
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