载铜活性炭联合微波处理难降解废水的试验研究

发布时间：2017-11-08 02:35

  本文关键词：载铜活性炭联合微波处理难降解废水的试验研究

  更多相关文章： 微波催化氧化 载铜活性炭 苯酚废水 焦化废水

【摘要】：苯酚在医药、染料、炼油、化工等众多领域应用广泛,其毒性大,长期饮用被酚污染的水可引起人体一系列的健康问题。焦化废水成分复杂,含有大量的酚、氰、杂环芳烃及多环芳烃等难生物降解的物质,经生化处理之后很难达标排放。微波诱导催化氧化技术是近些年发展起来的一门新兴水处理技术,对难降解废水有较好的处理效果。因此,本文采用该技术对模拟苯酚废水和焦化废水这两种典型的难降解废水进行实验研究。通过浸渍-焙烧法制备了以三种不同形态的活性炭为载体的催化剂Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF,以焦化废水好氧池出水COD去除率为评价指标,考察了影响催化剂性能的主要因素,并对催化剂进行了表征分析;通过单因素实验考察了相关因素对微波诱导催化氧化降解模拟苯酚废水和焦化废水的影响,进而通过不同工艺对比实验、动力学拟合、颗粒活性炭在微波场中升温情况以及苯酚紫外光谱扫描等几个方面对其降解机理进行分析研究。可得出以下结论:(1)催化剂Cu/GAC的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.3mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3h;Cu/AC的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.2mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3h;Cu/ACF的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.2mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为2h;通过扫描电子显微镜、电子能谱分析和X射线衍射等表征方法对三种催化剂进行了分析,可以发现活性组分铜的氧化物在载体上均呈无定形态,且以Cu O和Cu2O形式存在,三种催化剂Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF中铜元素所占的重量百分比分别为0.10,2.53,1.36。(2)对颗粒活性炭在微波场中的升温过程进行了研究,可发现颗粒活性炭在微波的辐照下能够快速升温,在微波时间10min、微波功率700W的条件下,活性炭表面温度可达到900℃左右,说明活性炭具有很强的吸波能力。(3)以Cu/GAC为催化剂,H2O2为氧化剂,采用单因素实验对微波诱导催化氧化处理模拟苯酚废水进行考察,对于100m L浓度为100mg/L的模拟苯酚废水,可得出:当催化剂用量3g/L、H2O2用量2m L/L、p H=4、微波功率400W、微波时间4min时,苯酚去除率可达99.96%,COD去除率可达88.6%,废水中剩余苯酚浓度为0.04mg/L,剩余COD浓度为26.2mg/L。探讨了不同工艺条件下苯酚废水COD去除率,发现微波+催化剂+氧化剂这种工艺中三者存在协同效应,微波和催化剂的引入可以促进H2O2生成大量的·OH,对苯酚的处理效率最高;对其反应过程中苯酚和COD去除率进行动力学拟合,发现两者均呈一级反应动力学规律,其半衰期较小,反应速率较快;对苯酚在不同微波时间下的出水进行紫外光谱扫描,可发现该工艺对苯酚降解彻底。(4)分别建立了以Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF为催化剂,H2O2为氧化剂,微波诱导催化氧化深度处理焦化废水实验。对于焦化废水好氧池出水,通过单因素实验,可得出:以Cu/GAC为催化剂,最佳条件为催化剂用量15g/L、H2O2用量10m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为77.8%,废水中剩余COD浓度为42.2mg/L;以Cu/AC为催化剂,最佳条件为催化剂用量2g/L、H2O2用量0.9m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为86.4%,废水中剩余COD浓度为25.8mg/L;以Cu/ACF为催化剂,最佳条件为催化剂用量3g/L、H2O2用量4m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为80.2%,废水中剩余COD浓度为37.6mg/L。探讨了不同工艺条件下焦化废水COD去除率,发现微波+催化剂+氧化剂这种工艺中三者存在协同效应,可大大提高反应体系内·OH的生成量,对焦化废水的处理效率最高;同时分别对三种催化剂的反应体系中COD去除率进行动力学拟合,发现均呈一级反应动力学规律,其半衰期较小,反应速率较快。微波诱导催化氧化深度处理焦化废水反应快速,矿化度高,易于实现自动化管理,经处理后的焦化废水中COD和色度均达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

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本文编号：1155256