论文部分内容阅读
国家2012年发布了《炼焦化学工业污染物排放标准》,其中对焦化废水排放要求更加严格,常规的生化方法处理后出水难以达标,因此需要探索高效的焦化废水深度处理方法。本文以大孔阳离子树脂D001为载体,采用浸渍法负载Fe2+、Mn2+、Cu2+等过渡金属离子制备D001-Fe、D001-Mn、D001-Cu催化剂,并采用碱式沉淀法对D001-Cu改进得到D001-Cu-M催化剂。采用扫描电镜分析、比表面积分析、EDS能谱分析、傅里叶红外光谱分析及热重分析对D001树脂及制得的四种催化剂进行表征。利用制得的四种催化剂催化臭氧氧化焦化废水生化出水中常见的萘和2-萘酚,研究了制备条件、pH值、催化剂投加量、臭氧投加量、污染物浓度、废水流速、反应温度等因素对污染物去除效果的影响;在此基础上,考察了四种催化剂对焦化废水生化出水的催化臭氧氧化效果;最后对最佳反应条件下的反应进行了动力学拟合。研究主要得到以下结论:(1)采用浸渍法制备了D001-Cu、D001-Fe和D001-Mn,利用碱式沉淀法改进了D001-Cu,通过正交试验分析可知,在D001-Cu-M催化剂的制备过程中各因素的影响程度大小为:活性组分浸渍液浓度>固液比>pH值。将四种催化剂应用于萘、2-萘酚和焦化废水生化出水的催化臭氧氧化单因素实验,发现四种催化剂均具有良好的催化效果,且针对不同污染物,各催化剂的最佳制备条件不同。(2)D001-Mn(1mol/L硫酸锰溶液,1:2固液比浸渍)催化臭氧氧化萘的效果最好,去除率为95.22%,该催化剂具有良好的重复使用性。最佳反应条件为:40℃,溶液初始pH值7,0.036mg/min臭氧投加量,萘溶液初始浓度为15mg/L,萘溶液流速为4mL/min,投加催化剂1.6g/L。在最佳条件下,D001-Mn催化臭氧氧化萘的反应符合准一级动力学,准一级动力学常数为0.14,线性相关性R~2=0.965。(3)D001-Mn(0.5mol/L硫酸锰溶液,1:5固液比浸渍)催化臭氧氧化2-萘酚的效果最好,去除率为94.29%,该催化剂具有良好的重复使用性。最佳反应条件为:40℃,溶液初始pH值7,0.006mg/min臭氧投加量,2-萘酚溶液初始浓度为100mg/L,2-萘酚溶液流速为4mL/min,投加催化剂2g/L。在最佳条件下,D001-Mn催化臭氧氧化萘的反应符合准一级动力学,准一级动力学常数为0.14,线性相关性R~2=0.998。(4)D001-Cu-M(硫酸铜浓度为1mol/L,浸渍固液比为1:5,pH值为10)催化臭氧氧化焦化废水生化出水效果最好,对焦化废水生化出水中COD的去除率可达到51.53%,氨氮的去除率为30%,总氮的去除率为70.68%,色度的去除率为80%,且重复利用性良好。最佳反应条件为:pH值为废水初始pH值,D001-Cu-M催化剂投加量为4g/L,臭氧投加量为0.084mg/min,废水流速为4mL/min。在最佳条件下,D001-Cu-M催化臭氧氧化焦化废水生化出水的反应符合准一级动力学,准一级动力学常数为0.02,线性相关性R~2=0.967。