在连续流反应器中以腈类化合物为唯一的氮源制备微生物絮凝剂及其对重金属的吸附研究文献综述

 2022-07-20 08:07

毕业论文文献综述

1.连续流反应器概述

连续流反应器即反应会一直持续的进行,不会断开,内部通常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置、进料装置、温度压力调节及监控设备等。最常用的连续流反应器是催化剂固定床反应器和连续搅拌釜反应器(CSTR)。经过改进之后,CSTR可以采用催化剂的悬浮床形式。主要用于化学品、燃料和聚合物的大规模生产上。传统釜式反应器中过程参数难以精确操控,反应停留时间及温度分布范围宽[1]连续流反应器具有比表面积大、传质传热效率高、安全性高、放大效应小等优点,相比传统的间歇式反应,连续流反应器在反应放大和优化的过程中,具有更高重现性、稳定性、高效性。连续流反应器进料多用流量控制,主要目的是为了充分利用原料。当反应器中进行的是气相反应,氧化反应,氢化反应或高压聚合等反应过程时,常需对反应器内的压力进行控制。此外,由于反应器的压力与其温度之间有一定的关系,为得到较好的温度控制,有时也需对反应器的压力进行控制。当化学反应涉及到酸碱等物质时,pH值往往是反应过程中的—个重要参数。由于能够在线测量,所以pH值常常作为反应过程的质量指标加以控制。本课题所设计的连续流反应器系统由套管连接压力泵和三个反应器组成。在第一个反应器中加入乙腈、丁腈、丁二腈,模拟实际产生的废水,第一个反应器中的废水通过连接的管进入第二个反应器中。在第二个反应器中加入培养基以及克雷伯菌然后测定氮源浓度对细菌生长的影响以及葡萄糖、乙腈、丁腈、丁二腈的降解速率。出水从第三个反应器接出制备絮凝剂。

  1. 腈类化合物的性质及应用

腈类化合物是重要的化工原料和合成中间体,被广泛用于制造聚合物,有强毒性和难降解性。腈的沸点较高有芳香气味,一般很稳定,低级腈溶于水。乙腈对人体危害有强毒性、“三致”等危害。含腈类工业废水主要含有低聚物 PAN(聚丙烯腈)、AN(丙烯腈) 、SCN和CN。PAN 不易被微生物降解,碱金属硫氰酸盐易溶于水,CN-具有毒性。现有的含腈废水的微生物处理工艺除COD外,氨氮含量也很高,很难使处理出水水质达标,含腈类废水的排放对水体造成了极 大的污染[2]。

图2-1乙腈结构式 图2-2丁腈结构式

3.含腈类废水的处理方法

国内外含腈废水处理方法比较多,但应用哪一种工艺主要决定于含腈废水的质量度、性质以及实际处理的效果。废水中腈的质量浓度可粗略分为高、中、低3种。一般情况下,成分复杂的高质量浓度废水CN>800 mg/L,也有多种废水的腈质量浓度在(1-10)times;103 mg/L之间,可先采用酸化法回收腈化物,残液再继续氧化处理。中质量浓度含腈废水一般在200mg/L~800mg/L之间,根据废水成分的复杂程度选择处理工艺;废水成分简单、回收腈化物有经济效益的,适合先采用酸化法,残液再继续采用二次处理;酸化回收无经济效益的废水,可直接采用氧化法进行破坏。在国内实际生产时,高、中质量浓度(接近800mg/L)含腈废水一般根据成分复杂程度而决定采用的工艺方法;有些成分简单的废水,也可以先回收氰化物,回收后残液再直接进行氧化破坏CN,中低质量浓度的废水均采用直接氧化处理工艺。近些年,回收腈化物的方法较多,如酸化挥发-碱吸收法、萃取法、酸沉淀-中和法(两步沉淀法)、三步沉淀法等。目前,厂矿企业实际采用单一处理工艺的较少,因单一工艺处理很难达到国家排放标准,大部分企业均采用多种组合的工艺进行处理。主要组合处理工艺是酸化回收与直接氧化的技术结合,另一种组合是直接氧化、自然净化与活性炭工艺的技术组合,许多新的废水全循环技术组合工艺也是主要发展趋势之一。含腈废水处理的选择主要根据废水的来源、性质及水量来决定。其中包括化学法、物理化学法、物理法及生物法,但是运用最多的是采用化学法来处理含腈废水。以下主要对几种常用的方法进行介绍。

3.1 物理法

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