TiO2-粉煤灰催化臭氧氧化處理印染廢水技術(shù)研究.pdf

1、粉煤灰是我國(guó)主要的工業(yè)固體廢物之一，以粉煤灰為載體來(lái)催化臭氧可以產(chǎn)生更多的羥基自由基，從而可以達(dá)到以廢治廢的目的，其蘊(yùn)含著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本研究以位于蘇州新區(qū)長(zhǎng)江路的華能蘇州熱電廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉煤灰為主要載體，通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，最終制備出催化性能最佳的粉煤灰基催化劑，并將其應(yīng)用于臭氧氧化工藝中，在吳江第二印染廠排放廢水的深度處理階段驗(yàn)證其使用效果，并最終使該股廢水達(dá)到工藝要求的回用標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先，對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性;

2、然后，尋找對(duì)臭氧催化氧化工藝效果最好的活性組分，并通過(guò)處理使其負(fù)載到改性粉煤灰顆粒上;最后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)影響因子種類及水平數(shù)量，參照正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)出正交實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算其各因子營(yíng)銷程度，找出制備最佳催化劑的條件。對(duì)于制備出來(lái)的具有良好催化性能的催化劑，結(jié)合SEM法、BET法和XRD法對(duì)催化劑的內(nèi)部微觀空間結(jié)構(gòu)及吸附性能進(jìn)行較為全面的綜合表征。考察催化反應(yīng)的開始pH值、催化劑的需求濃度、整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間和O3輸出占整個(gè)氣體輸出的體積分?jǐn)?shù)對(duì)深度處

3、理印染廢水的影響，確定處理模擬廢水的最佳反應(yīng)條件及藥劑投加量。初步探討催化臭氧氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其反應(yīng)機(jī)理。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，初步得出以下4條結(jié)論:
　　(1)粉煤灰用硫酸改性效果最好;確定二氧化鈦均勻分布于粉煤灰內(nèi)部孔道后形成的復(fù)合催化劑對(duì)臭氧的活性具有很高的改進(jìn);制備該種催化劑的最佳反應(yīng)條件及物質(zhì)比例為:活性組分負(fù)載量為1％(wt)，煅燒溫度為300℃，持續(xù)煅燒2小時(shí)，煅燒后的顆粒浸漬于硫酸中的時(shí)間為15小時(shí);對(duì)催化劑

4、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析后的數(shù)據(jù)表明:TiO2/粉煤灰的比表面積為78799cm2/g，相比之下，未經(jīng)過(guò)任何處理的原生粉煤灰比表面積僅僅只有9468cm2/g，微觀結(jié)構(gòu)分析表明，催化劑具有更大的比表面積證明其內(nèi)部孔道越豐富，可提供給催化劑附著的空間越大，負(fù)載的有效催化劑也就越多，相對(duì)的催化性能也會(huì)大大提高。
　　(2)綜合各實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出各影響因素對(duì)印染廢水中CODcr去除率的影響程度大小:O3輸出體積分?jǐn)?shù)＞初始pH值＞催化劑投入量＞反應(yīng)時(shí)

5、間;單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)的綜合結(jié)果表明催化臭氧深度處理印染廢水的最佳反應(yīng)條件及藥劑投加量為:03輸出體積分?jǐn)?shù)40％，pH=8.0（即原水pH），反應(yīng)時(shí)間60分鐘，催化劑投入量為4克;對(duì)印染廢水中COD去除率的影響，催化臭氧氧化(75％)比單獨(dú)臭氧氧化(41％)更具優(yōu)勢(shì)。
　　(3)催化劑使用量不同、臭氧輸出濃度也不同時(shí)，催化臭氧氧化反應(yīng)的速率都能夠符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)催化臭氧氧化體系和單獨(dú)臭氧氧化體系的活化能進(jìn)行測(cè)定

6、，分別為12.36KJ/ml和22.16KJ/ml，說(shuō)明催化劑的引入能降低活化能，提高反應(yīng)速率。
　　(4)用鄰二氮菲-Fe(Ⅱ)分光光度法間接測(cè)定催化臭氧體系和單獨(dú)臭氧體系中·OH的濃度分別為0.22mmol/L和0.17mmol/L，說(shuō)明催化劑的引入可以促使產(chǎn)生更多的游離·OH，證明了催化臭氧氧化條件下的廢水中產(chǎn)生了更強(qiáng)的氧化能力，提高了對(duì)廢水中難降解有機(jī)物的處理能力;催化臭氧體系與單獨(dú)臭氧化體系相比，對(duì)羥基自由基的抑制劑具有