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利用负载型稀土催化剂催化臭氧化技术对吴江新达印染厂A/O工艺二级生物出水进行深度处理研究。采用沉淀法制备了负载型稀土催化剂,研究考察了制备条件,并利用IR、SEM、UV-VIS、XRD和ICP-MS等表征手段研究了二氧化硅负载型稀土催化剂的组成、形貌及单位质量载体中稀土离子La的含量等,对其进行了较为全面的表征;并利用该催化剂,研究考察了催化臭氧化技术处理实际印染废水的各项操作参数,包括催化剂投加量、温度、反应时间以及pH值对处理效果的影响等。在此基础上,进一步研究分析了其催化作用机理。该项研究为印染废水等较难处理的工业废水经过深度处理并使之回用于生产工艺的技术方法探索了一条新的途径。迄今为止,该项技术研究国内外尚不多见,因此,研究具有较强的创新性和较深远的经济效益和实用价值。 通过实验研究,得到以下重要结论: (1)采用沉淀法制备二氧化硅负载型稀土催化剂,实验结果表明,最佳制备工艺条件为硅酸钠浓度0.3mol/L、盐酸浓度1.0mol/L、表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠、稀土投加量0.1g、温度在800℃以上、煅烧时间1h。 (2)利用IR、SEM、UV-VIS、XRD和ICP-MS等表征手段研究了二氧化硅负载型稀土催化剂的组成、形貌及单位质量载体中稀土离子La的含量等。在此最佳条件下所制得的催化剂中晶体La的平均粒径为17nm,比表面积为1365m2/g,单位质量载体中稀土元素La的含量为0.683μg/g。制备的催化剂活性最高、且附着的稀土离子不易流失。 (3)在通入臭氧量稳定的条件下,通过正交实验及单因素实验结果表明,各因素对印染废水COD去除率影响程度从大到小依次为:稀土催化剂的投加量>温度>反应时间>pH。最佳反应条件:pH=2,稀土催化剂的投加量为5g,反应时间为60min,温度为60℃。COD去除率可达80%以上、色度降为2倍。另外,对催化剂活性恢复的研究结果表明:酸洗+煅烧最直接的一种方式,既可以去除催化剂表面的污染物,又可以使其活化。 (4)通过TOC、紫外谱图及GC-MS实时测定,证明稀土在印染废水深度处理中之所以能够发挥强催化作用,主要归功于其独特的原子结构,尤其是4f轨道在稀土化合物成键过程中的贡献不可忽视。稀土在印染废水降解过程中是通过产生的中间产物的性质变化和相互反应而发生作用的,中间产物与中间产物之间,或者中间产物和底物之间发生耦合作用,形成聚集体,从而改变了它们在废水中的溶解性、沉降性,从而进一步提高臭氧的氧化效率。研究证明,经催化臭氧化处理,废水中的大部分有机物直接被降解为CO2和H2O。