非均相催化濕式氧化法處理苯酚廢水研究.pdf

1、本課題通過添加稀土元素Ce和La制備Mn-Ce-La復(fù)合型催化劑，并在催化濕式氧化中以苯酚模擬廢水為處理對(duì)象，得到了好的污染物去除率，催化劑顯示了較好的催化活性。研究中采用浸漬法制備固體顆粒催化劑，載體為商業(yè)用γ-Al2O3，考察了復(fù)合催化劑的最佳制備條件，并用 SEM和 XRD 等手段進(jìn)行了表征。同時(shí)研究還考察了非均相催化氧化的操作條件：溫度、pH、攪拌速率，催化劑投加量等對(duì)污染物處理效果的影響，得到最佳的工藝條件。 以γ-A

2、l2O3球?yàn)檩d體采用分步浸漬法制備了錳、鈰和鑭組合的不同復(fù)合金屬催化劑，結(jié)果表明La和Ce的添加大大提高了催化劑MnO2/γ-Al2O3的催化活性，由催化劑的表征可能是由于La和Ce的氧化物起到了結(jié)構(gòu)助劑和電子助劑的作用，使得Mn的分散性提高而催化效果提升。 在催化劑的考察過程中，通過三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)探討了焙燒溫度和焙燒時(shí)間對(duì)錳鑭復(fù)合金屬催化劑催化效果的影響，確定最佳焙燒溫度（對(duì)Mn浸漬后為450℃，稀土元素浸漬后為350

3、℃）和焙燒時(shí)間（3小時(shí)）。同時(shí)考慮錳鈰鑭多組分浸漬，多組分浸漬方式和順序，以及浸漬液濃度對(duì)催化效果的影響，得出的結(jié)論是多組分浸漬中是錳鈰鑭復(fù)合催化劑效果最好，其浸漬方法是順序浸漬得到的催化劑效果要比混合浸漬的效果好，分步浸漬的順序?yàn)橄冉n鑭，在最佳條件下焙燒，再浸漬鈰在最佳條件下焙燒，最后浸漬錳在最佳條件下焙燒制得。也考察了在不同浸漬溶液濃度下浸漬所得催化劑的催化效果，發(fā)現(xiàn)浸漬濃度為1.0mol/L時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。在對(duì)苯酚模擬廢水的處理中，

4、催化效果比無催化劑時(shí)要高出很多。對(duì)于催化效果的提高，也用SEM和XRD的表征方法證明，也有可能是催化劑活性粒子尺寸減小，氧空位增加而造成的。加入La2O3、CeO2后，La2O3可以進(jìn)入到 CeＯ2的晶格中，共同作用形成一種 La2Ｏ3-CeO 2固相復(fù)合物，促進(jìn)Ce在A12O3上的分散度的同時(shí)也促進(jìn)了后加入的Mn的分散度提高；另外也可能由于 La3+的價(jià)態(tài)低于 Ce4+，使 CeO2晶格中的氧空位增多表面氧空位增加，這有利于在催化反應(yīng)

5、過程中，將晶格表面缺位部分作為活性中心或反應(yīng)中心，從而提高催化活性。 在已確定反應(yīng)溫度和壓力的條件下，考察了MCL型（MnO2–CeO2–La2O3/γ-Al2O3）催化劑的性能，探討了MCL型催化劑投加量，反應(yīng)攪拌速率和反應(yīng)pH等條件對(duì)模擬廢水污染物去除率的影響，得到最佳的催化劑投加量為10-15g/L，最佳攪拌速率為250-300rpm，反應(yīng)pH應(yīng)維持反應(yīng)正常狀態(tài)而不用調(diào)節(jié)，在這些最佳條件下，催化劑顯示了較好的催化活性，與不

6、加催化劑的空白實(shí)驗(yàn)相比，CODCr去除率提高明顯。 實(shí)驗(yàn)試圖通過調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值提高反應(yīng)處理率。討論了進(jìn)水pH值對(duì) CODCr去除率的影響，結(jié)果表明隨進(jìn)水pH值的增加 CODCr去除率逐漸降低，并且當(dāng)pH值 11左右時(shí) CODCr去除率急劇下降。原因是在堿性條件下，催化劑的表面帶有負(fù)電荷，氧化的中間產(chǎn)物短鏈酸的陰離子由于電子靜電屏障，不容易在催化劑表面吸附。不利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行。因此通過調(diào)節(jié)進(jìn)水pH來改進(jìn)催化效果和提高反應(yīng)處理率