基于纳滤膜和活性炭材料活化过硫酸盐高级氧化的维生素B6废水处理

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维生素B6是生物体细胞中最核心的分子之一,是调节基本细胞代谢的各种生化反应的关键辅助因子。由维生素B6制药产生的废水具有污染强、毒性大、生物降解性差的特点,给人类的生存和健康造成影响。本文以维生素B6废水中的COD(化学需氧量)为目标污染物,通过膜处理技术和基于碳基材料活化过硫酸盐的高级氧化工艺致力于研究探索出一条维生素B6废水处理的流程体系。通过改变反应条件和合成条件等因素对处理效果的处理宽度进行分析;通过SEM、EDS、XRD和BET等表征手段对材料的物理、化学性质进行表征;通过循环稳定性测试和ICP-MS分析对材料的稳定性进行评估。文章通过对维生素B6母液废水进行预处理,其中蒸馏法处理效果最好,但对环境和能量压力较大;纳滤膜作为膜处理方法的一种,对维生素B6母液废水处理效果良好,且具有能耗少、污染小、操作压力要求低,生产工艺更为合理的优点。通过纳滤膜的处理,维生素B6母液废水中的COD含量大幅度降低,在此基础上使用PMS(过硫酸单盐)对维生素B6纳滤滤液进行氧化降解处理,实验以活性炭(AC)为吸附剂和PMS活化剂,分析了在不同时间、不同活性炭类型、不同活性炭投入量、不同氧化剂投入量等条件下的降解效果,分析了活性炭作为PMS活化剂的稳定性;实验证明,活性炭催化PMS氧化降解维生素B6能够达到45%的COD去除率,各种活性炭中粉末活性炭COD去除效果最好,时间、活性炭投入量、氧化剂投入量和维生素B6去除效果呈正相关,焙烧热解能提高活性炭去除效果,活性炭催化PMS氧化降解维生素B6体系具有一定的循环能力,但稳定性较差,多次循环后需要再生操作可以恢复一定的活化PMS能力。原始碳材料虽然成本较低,但去除效率低且循环性能差,铁、锰是最常见便宜的金属,实验通过浸渍法对活性炭进行单金属和复合金属负载。通过SEM、EDS、XRD、BRT表征可知,金属元素成功负载在活性炭表面。实验分别分析了单金属Fe-AC体系和复合金属Fe-Mn-Ac体系在不同合成条件以及反应条件下的催化降解效果,探索了体系COD去除效果的影响条件和适用宽度,分析活性炭负载金属催化材料活化PMS的稳定性。实验证明,Fe-AC体系催化PMS氧化降解维生素B6纳滤滤液的COD去除率可以达到82.7%;铁浸渍液的浓度会影响到催化降解的效果,合适的铁浸渍液体浓度在0.1mol/L附近;合成材料时加入有机竞争吸附剂,可以增加材料的催化效果,提高去除速率;反应时间与COD去除率呈正相关;体系在40-90℃的反应温度下都能够达到70%的COD去除率,反应温度与COD去除率呈正相关;催化剂材料投入量的增加能够提高体系的反应速率,但对最终去除率没有明显影响;PMS投入量可以改变体系的COD去除率,当体系中PMS的投入量增加到6g/L时,继续增加PMS投入量,体系中COD去除率不再有明显提高;Fe-AC体系相对稳定,在经过五次循环后,体系仍然保持75%的COD去除率。实验同时证明,Fe-Mn-AC体系催化PMS氧化降解维生素纳滤滤液的COD去除率可以达到85.9%;碱性合成条件下的材料催化降解速率更快,COD去除效果更好;合成的活性炭加入要适量,合适的活性炭投入量既可以节约成本也可以提高催化降解效果,在本实验控制条件下以5g/L左右最为适宜;Fe-Mn-AC材料可以适应的温度和p H宽度较大,改变条件依然能保持较高COD去除效果;增加PMS投入量、增加催化剂投入量、对维生素B6废水稀释都可以提高COD去除效果;Fe-Mn-AC材料具有较好的稳定性,在经过五次循环后,体系仍然能保持78%以上的COD去除率,反应后的溶液中没有明显的Fe、Mn离子残留。单金属Fe-AC体系和复合金属Fe-Mn-Ac体系都有较好的活化性能。本文章通过纳滤膜和碳材料活化PMS的高级氧化技术,研究了一条从维生素B6母液到维生素B6滤液的处理流程,为维生素B6废水的处理提供了新的思路。
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