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偏二甲肼是导弹、卫星和飞船以及运载火箭的主要燃料,随着我国航空航天事业的飞速发展,近年来偏二甲肼的使用量不断增加。偏二甲肼不仅本身就是一种剧毒物质,而且在其降解的过程中还会产生亚硝基二甲胺、甲醛和二甲胺等多种高毒物质,对水源和土壤等都产生了不小的危害。催化湿式过氧化氢氧化法具有反应条件温和,反应速度快,运行陈本低等优点,成为一种有效的处理偏二甲肼废水的方法。因此探索催化湿式过氧化氢氧化的最优工艺条件以及寻找一种最佳的催化剂具有很大的意义。 首先,本文以γ-Al2O3为载体,CuO、ZnO和NiO为活性负载组分,调整不同的催化剂制备工艺(载体活化温度,活性金属氧化物负载量,浸渍时间,催化剂烧结温度),使用浸渍法制备了CuO-NiO、CuO-ZnO和CuO-ZnO-NiO三种系列的催化剂,并对催化剂进行了SEM、EDS、BET、FI-IR等表征。通过优化实验,考察了不同制备工艺下制备的催化剂处理1000mg/L的偏二甲肼废水的效果。结果表明催化剂活性组分配比为2%CuO-2%ZnO-2%NiO/γ-Al2O3,载体活化温度为500℃,浸渍时间为5h,焙烧温度为400℃的时候催化剂的活性较好。 其次,在制备的三种系列催化剂的基础上,探索了催化剂用量、双氧水加入量、反应温度、反应pH等条件对浓度为1000mg/L的偏二甲肼废水降解效果的影响。通过优化实验,寻找有利于偏二甲肼废水的降解的工艺条件,得出了其废水的最优处理工艺:反应温度为60℃,溶液pH值为7.0,双氧水投加量为40mL,催化剂投加量为1.0g,此时其对偏二甲肼废水的COD去除率将近95%。使用高效液相色谱法测定废水中偏二甲肼以及副产物亚硝基二甲胺的含量,采用纳氏试剂法测定废水中氨氮含量。实验发现在此处理工艺条件下,废水中偏二甲肼含量、亚硝基二甲胺含量、氨氮含量均低于国家规定的排放标准。 最后,为实现工业化大规模处理偏二甲肼废水,根据偏二甲肼废水的的反应条件进行了工艺流程的设计,并将实验室所制粉末状催化剂加工成型,便于放在固定床反应器中使用。研究了固定床中化学反应的宏观反应过程,进行了废水经过催化剂反应床层压降的计算,为随后进行合理的反应器结构设计以及设备的选型提供了依据。反应床的床层压降计算采用的是使用最广泛的Ergun方法,利用流体在空圆管中的压力降公式,加以合理修改而成。