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催化臭氧化法降解水溶液中染料有机物的研究

孙民  
【摘要】: 印染废水在我国工业废水总量中占有很大的比例,并且由于其具有碱性强、色度高、有机物浓度高、成分复杂、生物降解性能差等特点而难于处理,因此针对印染废水处理方法和技术的研究有重要的现实意义。本文采用一种高效的高级氧化技术(AOP)——催化臭氧化技术对印染废水进行降解处理,选取偶氮类染料X-3B活性艳红和蒽醌类染料分散蓝56(DB-56)作为研究对象,考察了催化臭氧化法对印染废水的处理效果,研究了催化剂的制备工艺条件和反应器的合理优化,对催化反应的影响因素和反应机理也做了研究和探讨。 在非均相催化剂的制备中,以多孔陶瓷为载体,以Mn、Fe为活性组分,采用浸渍法制备了Mn-Fe多孔陶瓷催化剂,考察了浸渍时间、焙烧时间、焙烧温度对催化活性的影响。结果表明:浸渍时间为6h、焙烧温度为480℃、焙烧时间为4h时制备的催化剂效果最佳,对X-3B和DB-56的降解率分别可达到99%和75%。 在X-3B的催化臭氧化的研究中,以考察催化反应的影响因素为目的,发现其最佳条件为:目标物浓度200mg/L、反应时间60min、反应温度40℃、pH值为7、外循环流量0.3L/min。在此条件下本文着重考察了压力和臭氧通量对催化臭氧化X-3B的影响,结果表明:(1)适当的提高压力(0~0.04Mpa)会提高X-3B的降解效率,在0.02Mpa下催化效果最好;反应主要遵循自由基机理,并且压力的提高增强了羟基自由基(·OH)的形成能力。(2)臭氧通量的增大对催化臭氧化X-3B活性艳红反应起促进作用,同时在机理的考察中也发现臭氧通量的增大对反应起促进作用的主要贡献来源于体系内羟基自由基(·OH)的增多。 在对DB-56的Mn-Fe多孔陶瓷催化臭氧化研究中,采用了相同的目标物浓度、反应时间、pH值和外循环流量,主要考察了压力、反应温度和臭氧通量对催化反应的影响,并探讨了其反应机理。实验结果表明:(1)在保证臭氧通量一定的条件下,压力的提高会明显促进催化臭氧化DB-56反应的进行,低压催化臭氧化机理的考察证明了此反应主要遵循自由基机理,压力的提高有助于增强羟基自由基的形成(2)在0.02Mpa下,50℃为最佳反应温度;温度改变后催化反应仍然主要遵循自由基机理,温度的升高有利于催化反应的主要原因是体系内羟基自由基的增多。(3)臭氧通量的增大对催化臭氧化DB-56反应起促进作用,同时在机理的考察中也发现臭氧通量的增大对反应起促进作用的主要贡献来源于体系内羟基自由基(·OH)的增多。


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