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《南京工业大学》 2003年
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催化湿式氧化法处理焦化废水的研究

周文俊  
【摘要】: 焦化废水属高COD(化学需氧量)值、高氨氮量的处理难度大的工业有机废水,危害较大。若不经处理就排入水体会使水生物中毒,农作物减产,引发各种疾病。传统的水处理技术对高浓度难氧化的焦化废水作用有限,研究有效的方法解决污水处理的问题是十分有意义的。 催化湿式氧化法是20世纪80年代兴起的一种水处理技术。它将待处理污水置于密闭的容器中,在高温高压条件下通入空气或氧气作为氧化剂,加入催化剂,让污水中有机物降解成为水、二氧化碳及氮气得到净化。它能较好地将焦化废水中的有机组分和氨氮污染物氧化降解,使废水中的各项污染物达标排放。 本文采用催化湿式氧化法对模拟的废水进行了处理,积累了相关操作参数,以期应用于实际工业过程。 工作的主要内容有以下几个方面: (一)制备和表征了用于催化湿式氧化法处理焦化废水的催化剂 为了降低反应温度、压力等因素对反应设备和能耗的要求,实验制备了以过渡金属氧化物为活性组份的催化剂。通过改变催化剂制备条件,向催化剂中添加第二活性组分及催化助剂,选择载体等工作制备出不同催化剂并将其应用于废水氧化,通过比较催化氧化效果优化催化剂制备工艺。针对过渡金属氧化物活性组分易溶出的问题,向催化剂中引入了稀土金属元素,制备了催化剂,将活性组份溶出量降低为原来的16%,提高了催化剂的稳定性。此外,用比表面测定仪、电子能谱和扫描电镜对催化剂的结构特性进行了表征,初步了解了制备工艺对催化剂的结构和性能的影响。 (二)考察了处理焦化废水中不同组分适宜的工艺条件 焦化废水成分复杂。含酚废水、喹啉废水和氨氮废水是其中三类最主要的污染物。为了解催化湿式氧化法对焦化废水催化降解的具体作用,各类污染物适宜的氧化降解工艺条件,针对这三类污染物配制了相应的模拟废水,并分别进行了催化氧化实验。本文考察了反应温度、氧气分压、pH值对降解效果的影响,初步确定了各组分适宜的催化氧化条件。在自制的催化剂存在的条件下,含酚废水在165℃,氧气分压1.6MPa,初始pH为6时,反应50minCOD去除率为96.4%。喹啉废水在200 WP=4 ℃,氧气分压5MPa,初始pH为3时,反应80min喹啉降解率94.3%。氨氮废水在270℃,氧气分压6MPa,初始pH为13时,反应3h氨氮去除率97.9%,达到国家二级排放标准。此外,根据不同条件下废水浓度与反应时间的实验数据回归出废水催化氧化降解的反应动力学方程。
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