非均相催化臭氧處理制藥廢水的研究.pdf

1、臭氧氧化技術(shù)是水處理高級氧化技術(shù)的一項重要分支,本文研究了單一臭氧氧化、臭氧/活性炭及臭氧/改性活性炭等三種體系的污染物降解效果,采用對甲基苯磺酸(p—TSA)及實際高濃度有機制藥廢水作為處理對象,考察了三種體系的各項工藝參數(shù)(pH,污染物初始濃度,臭氧投加量,活性炭投加量),建立了臭氧氧化對甲基苯磺酸動力學模型和臭氧氧化-活性炭吸附動力學模型,揭示了各工藝參數(shù)對污染物降解過程的控制因素,研究了p—TSA的降解路徑高濃度實際制藥廢水的降

2、解機制,提高了高濃度制藥廢水的BOD5/CODCr,為該工藝在工業(yè)應(yīng)用中提供了一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
　　 首先,選用典型制藥中間體對甲基苯磺酸(p-TSA)作為模型污染物,研究了臭氧氧化技術(shù)對p-TSA的直接氧化和間接氧化效果。結(jié)果表明,在pH為2-13、臭氧投加量16-64 mg·min-1和污染物濃度100-5000mg·L-1條件下,臭氧氧化p-TSA均符合擬一級動力學降解規(guī)律,且pH、臭氧投加量的增大都有利于擬一級

3、動力學常數(shù)的提高,而初始污染物濃度的提高則抑制擬一級動力學常數(shù)的增大。建立了表征臭氧氧化過程中直接反應(yīng)和間接反應(yīng)各相對貢獻率的動力學模型,定量研究了臭氧投加量、pH和污染物濃度等影響因素對3kHO2·/k0參數(shù)的影響,為臭氧技術(shù)用于制藥廢水的處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。
　　 其次,以典型的制藥中間體p-TSA作為目標污染物,考察了臭氧/活性炭聯(lián)用體系對p-TSA的聯(lián)合降解作用。結(jié)果顯示,聯(lián)用體系下的降解效果提高了p-TSA的降

4、解效率,呈現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應(yīng),研究發(fā)現(xiàn),pH、臭氧投加量、活性炭等的增加都對降解過程產(chǎn)生明顯的促進作用,建立了關(guān)于臭氧催化氧化/活性炭吸附的動力學模型,通過動力學模型的分析發(fā)現(xiàn),隨著活性炭量和pH的升高,活性炭的催化作用在降解體系中的作用逐漸提高。在有活性炭存在下的反應(yīng)機制與無活性炭存下的反應(yīng)機制有所差異。
　　 再次,采用單一臭氧體系及臭氧/活性炭聯(lián)用兩種體系對實際制藥廢水進行預處理,結(jié)果表明,相比單一活性炭吸附和單一臭氧降解

5、體系,聯(lián)用體系能顯著提高COD、TOC的去除率以及BOD5/COD值,并顯示出良好的協(xié)同作用。當pH=12、活性炭投加量為20 g·L-1、臭氧投加量為64 mg·min-1時,COD的去除率達到72.6％,TOC去除率達到57.7％,BOD5/COD值達到0.345,實現(xiàn)了難降解制藥有機廢水的可生化性。pH對污染物的去除有較為突出的影響,高pH對活性炭的吸附有明顯的抑制作用,相比酸性條件下的聯(lián)用體系,堿性條件下能獲得更佳的去除效果,同

6、時,提高臭氧和活性炭投加量能明顯提高COD的去除率。工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果表明,建立的動力學模型能較好地用于表征高濃度復雜有機廢水的宏觀調(diào)控。通過pHpzc、SEM、BET、紅外光譜等分析,發(fā)現(xiàn)在酸性條件下,活性炭主要扮演著吸附劑的作用；而在堿性條件下,活性炭則主要扮演著催化臭氧分解氧化的作用。
　　 最后,采用了貴金屬Pd、稀土金屬La對活性炭進行負載,獲得具有新型功能的活性炭,并對此類活性炭的催化活性進行討論。重點考察了金屬的負載