催化臭氧化TNT的非均相负载型金属催化剂的研制与功效

【摘要】：非均相催化剂催化臭氧氧化难降解有机污染物,是目前环境处理技术研究中的热点。研究与实践发现,催化剂的功效不仅依赖于催化剂自身的特性,还受待处理目标污染物的制约。我国兵器工业每年都排出大量TNT废水,并通过多种途径危害人类及生物,然而常规水处理技术难以实现其彻底治理,急需研发高效低耗的治理技术。臭催化氧化技术是处理此类废水的另一选择,但目前首要解决的问题是:开发与研制出适宜的催化剂。 以TNT彻底降解为目的,用TNT去除率、臭氧分解率及TNT降解过程中中间产物的变化等为评价指标,通过实验研究并筛选了催化剂的活性组分及催化剂载体,考察了催化剂制备工艺的影响,制备出了非均相负载型金属催化剂,考察了该催化剂的作用功效,并初步探讨了其作用机理。结果表明:碱沉淀法制备的铁、锌、铜等金属水合氧化物及其复合物都具有一定的催化臭氧化能力,其中以水合氧化铁催化功效最为显著,故选定其为活性组分,经表征其主要晶形为α-FeOOH,制备较佳工艺条件:温度120℃、粒径0.074-0.125 μm。载体γ-Al_2O_3、粒状活性碳(GAC)、粉末活性碳(PAC)、5A分子筛均具有较好的吸附和催化能力,尤其经H_2O_2改性的PAC催化功效显著,故选定改性的PAC为催化剂载体。制备工艺对催化性能影响较大,沉淀吸附法制备非均相负载型金属催化剂的能力最优,较为适合浸渍液浓度为1%,吸附浸渍次数为3次,制备催化剂的水合氧化铁的负载量约为50mg/g,非均相负载型金属催化剂催化臭氧TNT的较佳的工艺条件为:催化剂投加量为0.9g,臭氧的投加量为0.08 m~3/h,初始pH为中性,且催化剂寿命长、铁流失量较小,适合于实际TNT废水的处理。非均相负载型金属催化剂通过提高臭氧的分解率,促进羟基自由基的形成,强化臭氧氧化功效。