煤化工高盐废水中COD的去除研究

发布时间：2020-09-24 14:23

　　我国煤炭资源储备丰富,但水资源的逆向分布以及环保法严格提出的煤化工废水“零”排放要求制约着现代煤化工行业的发展。末端高盐废水的处理是煤化工废水“零”排放的关键,目前常用的蒸发-结晶技术处理末端高盐废水产生的结晶杂盐不能得到有效利用,因此急需在蒸发-结晶工艺段将主要盐类按工业盐标准分质提取,而废水中的COD是影响结晶盐纯度的重要影响因素之一。因此本文以煤化工企业产生的高盐废水为研究对象,采用吸附-催化臭氧氧化法对其COD进行去除,主要研究内容及结果如下:(1)对工业级多壁碳纳米管进行纯化及氧化处理,并制备了 ZIF-8/WMCNTs复合吸附材料,发现ZIF-8/WMCNTs投加量为2.4 g·L-1、pH=7、吸附时间150 min时吸附效果最好,其吸附容量为357 mg g-1,废水中的COD去除率为73%。(2)筛选出吸附能力较强的LX-111极性树脂和H103非极性树脂,并对两种树脂进行静态吸附-解吸实验,得出适宜静态吸附条件以及脱附剂后进一步探究了 LX-111、H103树脂串联吸附柱的动态吸附-解吸过程。在动态吸附流速为10 mL·min-1、处理废水体积5 L时,出水COD值为410 mg·L-1,此时COD去除率为62.7%。以乙醇作为脱附剂,脱附流速为5 mL·min-1最佳。(3)以浸渍法制备单金属氧化物催化剂,筛选出催化臭氧氧化性能较好的MnO2/Al2O3、CuO/Al2O3催化剂,并以同样方法制备MnO2-CuO/Al2O3双金属氧化物催化剂,探究锰、铜不同比例时的催化臭氧氧化去除COD效果,以Mn:Cu=4:1时为最佳。(4)以水热法制备了高比表面积的Mn02-CuO/Al203(Mn:Cu=4:1)催化剂。探究不同臭氧流量、催化剂用量、pH等对催化臭氧氧化去除COD的影响,在pH=9、臭氧流量为300 L·h-1、催化剂投加量为12 g L-1时废水中COD去除率可达82%,并考察催化剂的长期稳定性发现使用多次时,催化臭氧氧化性能稳定。废水经树脂-催化臭氧氧化联合处理后COD为81 mg·L-1,基本达到后续分质提盐的要求,为煤化工高盐废水COD的去除提供了可能的实际应用。
【学位单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X78;O647.3;O643.36
【部分图文】：

示意图,阴离子,共存离子,吸附位点

逡逑图１－１邋ＲｈＢ在Ｃｏ／Ｎ－ＣＮＴ上的降解以及可能的反应机理的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｃａｔａｌｙｔｉｃ邋ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ邋ＰＭＳ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＲｈＢ逡逑ｏｎ邋Ｃｏ／Ｎ－ＣＮＴｓ邋ａｌｏｎｇ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｐｏｓｓｉｂｌｅ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑Ｚｈａｎｇ等［４６］用ＭＷＣＮＴ降解ＢＰＦ，并考察了共存离子对吸附效果的影响，由图１－１可以看出逡逑Ｋ＋、ＮＨ４＋、Ｍｇ２＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋和ＮＰ＋等阳离子对ＢＰＦ吸附的影响不显著，它们没有竞争多壁碳纳逡逑米管的吸附位点，然而Ｐｂ２＋离子的存在降低了邋ＭＷＣＮＴ对ＢＰＦ的吸附，这可能是由于Ｐｂ２＋与逡逑ＭＷＣＮＴ表面羟基官能团络合，形成致密的水合壳，直接与有机物形成竞争吸附，类似地ＮＣＶ、逡逑ＨＣＣＶ、ＣＯ产、Ｓ０４２＿、Ｓ０３２－和Ｐ０４３－对碳纳米管吸附ＢＰＦ的影响可以忽略。因此，共存离子对逡逑ＭＷＣＮＴ吸附ＢＰＦ几乎没有影响

光谱图,光谱,碳纳米管,伸缩振动

２．６．１材料表征分析逡逑１、傅立叶红外光谱逡逑图２－１显示了不同氧化剂氧化后的ＷＭＣＮＴｓ、氧化ＷＭＣＮＴｓ、ＺＩＦ－８及ＷＭＣＮＴｓ／ＺＩＦ－８的逡逑ＦＴ－ＩＲ光谱图。逡逑ｆｂ逦ＺＩＦ－＾ＣＮＴｓ逡逑ＷＭＣＮＴｓ（原始）逦＾逡逑爸逦—￣＇ｓ逡逑■逦Ｉ逦．逦Ｉ逦．逦Ｉ逦．逦Ｉ逦．逦Ｉ逦Ｉ逦■邋Ｉ邋■邋Ｉ邋■邋Ｉ逦■邋Ｉ邋■邋Ｉ邋■邋Ｉ逦．邋Ｉ逡逑８００逦１６００逦２４００逦３２００逦４０００逦０逦６００邋１２００邋１８００逦２４００邋３０００邋３６００逦４２００逡逑波数／ｃｍ－ｉ逦波数／ｃｍ—１逡逑图２－１不同氧化剂氧化后的ＷＭＣＮＴｓ的ＦＴ－ＩＲ光谱逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋ＦＴ－ＩＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ＷＭＣＮＴｓ邋ａｆｔｅｒ邋ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｏｘｉｄａｎｔｓ逡逑图（ａ）中位于邋３４３３邋ｃｍ－１，邋２９２３邋ｃｍ＿！，邋１６５５邋ｃｍ－１，邋１４２５邋ｃｍ－１，邋１１３３邋ｃｍ－１邋处有明显的伸缩振动逡逑峰，其中３４３３邋ｃｍ－１对应的－ＯＨ伸缩振动可能来自－ＣＯＯＨ和Ｏ－Ｈ，邋１６５５邋ｃｍ－１对应的是Ｃ＝Ｃ的主逡逑要拉伸振动，１１３３邋ｃｎｒ１是0０的伸缩振动，对应的是酚羟基间。经Ｈ２０２氧化后的碳纳米管与原逡逑始碳纳米管的红外振动峰类似，而经混酸、次氯酸钠氧化后的碳纳米管在１７４３邋ｃｎｒ１处出现明显逡逑的Ｃ＝０振动峰，对应的是内酯基或者羧基的振动，说明经混酸和次氯酸钠氧化后的碳纳米管表逡逑面的含氧官能团含量较多。图（ｂ）中ＺＩＦ－８位于１５８４邋ｃｍ－１处的伸缩振动峰为Ｃ＝Ｎ拉伸振动

碳纳米管,废水,有机物吸附,吸附材料

Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ＷＭＣＮＴｓ邋ａｎｄ邋ＺＩＦ－８ＡＶＭＣＮＴｓ逡逑ＺＩＦ－８邋与邋ＺＥＦ－８／ＷＭＣＮＴｓ邋Ｐ及附性能比较逡逑ＣＮＴｓ、ＺＩＦ－８与ＺＩＦ－８／ＷＭＣＮＴｓ对废水中有机物吸附能力的比较，和ＺＩＦ－８在１５０邋ｍｉｎ时吸附达到平衡，平衡吸附量分别为１７９邋ｍｇ．ｇ－１、ｓ复合吸附材料在前６０邋ｍｉｎ内对有机物的去除率最快，１５０邋ｍｉｎ后吸３３１邋ｍｇ＇ｇ－１。此结果表明氧化ＷＭＣＮＴｓ与ＺＩＦ－８之间具有协同效应含氧官能团与ＺＩＦ－８中的咪唑形成氢键，因此孔道结构增加，有机剂之间通过７Ｔ－７Ｉ相互作用、静电引力等相互作用降低废水中的ＣＯＤ－？—ＷＭＣＮＴｓ逡逑４００邋■逦—ＺＩＦ－８逡逑—＾邋ＺＩＦ－８／ＷＭＣＮＴｓ逡逑＿邋３００邋■逦逦＾逡逑Ｍ逦＞逦逡逑Ｉ逡逑＿邋２００邋－邋’邋１逡逑戜逦逦逦逦逦逡逑１００邋＿邋逦逦逡逑

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