炼化剩余活性污泥基催化剂协同臭氧处理难降解废水的基础研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:YYXINLEI
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在日趋严格的环保法规及标准制约下,“废弃物资源化”与“废水达标排放”已成为炼化行业可持续发展的两大瓶颈。本研究以炼化行业剩余活性污泥(Excess Activated Sludge,EAS)为原料热解制备生物炭催化剂(Sludge-derived Biochar,SBC),并将其用于模拟炼化废水的催化臭氧氧化处理(Catalytic Ozonation Process,COP)。对SBC结构与物化属性、COP处理效率、催化氧化机理以及难降解有机污染物(Refractory Organic Chemicals,ROCs)矿化机制等进行了探索性研究。SBC的介孔结构比较发达,但是总比表面积(≤143m~2/g)和总孔容(≤0.2cm~3/g)比较低。EAS所含无机杂质在热解过程中的沉积堵塞了部分孔道,但是却为SBC提供了丰富的表面官能团和化学键。EAS所含水分在热解过程中发挥活化作用,可以增加SBC的介孔表面积和孔容,降低碳含量并提高Si和金属含量。SBC对废水中ROCs的具有一定的吸附能力,而且在SBC-COP体系中表现出较高的催化氧化活性。SBC-COP对100mg/L硝基苯和苯甲酸溶液的总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)去除率分别高达72%和86%,相对于单独臭氧氧化提高了近1倍(34%和49%)。SBC-COP体系对ROCs去除的遵循自由基氧化机理。SBC表面的O-H、芳香环C=C或C=O、非对称Si-O-C或Si-O-Si官能团,以及Al、Zn、Mg和Fe氧化物,构成了复合催化活性位。在SBC-COP体系中加速分解臭氧产生自由基,从而促进对ROCs的矿化。经过多轮次重复使用,SBC的金属活性位会发生流失,但仍能保持一定的催化氧化活性。研究成果为炼化废弃物的高附加值利用和炼化废水的低成本处理提供了一条可行的技术路线。并为炼化行业“废弃物”和“废水”难题的联合解决提供一种全新的“以废治废”策略。
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