微波辅助类芬顿催化剂效能比较及制药废水处理研究

发布时间：2020-04-12 06:39

【摘要】：化学合成制药产生的废水,有机污染物高,可生化性较差,生物处理的难度较大。目前传统方法对该类废水的处理都不能达到理想的效果,而微波辅助类芬顿技术则能高效经济的处理该类废水。相对于传统芬顿技术而言,以Fe~(3+)离子等其他催化剂来替代Fe~(2+)离子,更加适合污染物复杂的工业废水,并且具有在微波辐照下能形成大量的微小絮状体,不需要调节pH值等优点。基于此,本研究创新性的提出了一种催化剂特殊活性组分的制备方法,并进行了微波辅助类芬顿技术用于合成类制药废水处理的实验和机理研究。主要包括以下内容:第一,以Fe~(3+)离子为均相催化剂,研究了微波辅助类芬顿技术用于合成类制药废水处理:(1)以Fe~(3+)离子为催化剂时,最佳条件下时废水TOC去除率可达63.07%,色度降至0。(2)废水中污染物的去除实验表明,BOD_5/COD值从0.25提高到0.37以上;废水生物毒性从5.0 Zn~(2+)mg/L降至0.6 Zn~(2+)mg/L以下。(3)经过微波辅助类芬顿技术预处理后的制药废水,再进行生物处理实验,去除效果显著高。第二,采用等体积浸渍法,引入水热法和投加少量氨水,开发研究了新型负载催化剂CuO_x-CeO_x/GAC。通过催化剂表征对CuO_x-CeO_x/GAC进行研究:(1)SEM扫描发现,新型负载方法制备的催化剂,其表面颗粒物粒径较小且均等,分布均匀,负载量相对较大,无团聚现象。(2)EDX测试发现,催化剂的表面活性组分和助剂组分分布合理,绝对量大,无碳酸盐,这是新型负载催化剂活性高的原因。(3)XRD测试发现,新型负载催化剂表面颗粒物除了载体的固有晶型外,只检测出CuO一种晶型,说明CuO_x对碳酸盐有更优越的排斥作用。(4)催化剂的使用次数共5次。第三,通过研究微波传质和搅拌条件时反应体系中H_2O_2量的变化,表明微波辐照能显著缩短氧化反应的时间,比搅拌条件的传质作用更强烈。本文围绕微波辅助类芬顿技术中新型负载催化剂的研制这一关键技术,为该类废水处理提供了一条新的思路。制备的特殊活性组分是铁水合氧化物(或铜水合氧化物),无碳酸盐,这是催化反应效率高的原因,是芬顿/类芬顿领域的重要发现。此外,微波辅助类芬顿技术对合成类制药废水的处理能够降解废水中的污染物和毒素,提高废水的可生化性。同时,在过量过氧化氢条件下,新型负载催化剂可以单独使用,使合成类制药废水的TOC降至低浓度,在微波辅助类芬顿中表现出特殊性质。
【图文】：

示意图,芬顿,微波辅助,实验装置

第二章材料与方法第二章材料与方法料与装置方案：微波辅助类芬顿技术包括微波辅助均相类芬顿顿技术。前者选择 Fe3+离子或 Cu2+离子作为均相催化AC 或 CuOx-CeOx/GAC 作为新型负载催化剂，氧化剂去除效果由 TOC 去除率等指标来评价。系统研究了微波辅助非均相类芬顿技术的去除效果以及反应机理负载催化剂的制备方法。活性炭为煤质颗粒活性炭，

延时曝气,工艺实验,曝气池

图 2-3 延时曝气工艺实验装置示意图备注：1. 水箱 2. 水泵 3. 电子计量仪 4. 延时曝气反应池Figure 2-3 Sketch map of delayed aeration process废水生物处理实验，废水经滤纸过滤后，进行延时曝气工艺实验，对比废理效果的变化。反应器由有机玻璃制成，有效容积为 4.8 L（20 cm 12 cm0 cm），采用流态为完全混合式的曝气池，曝气池底部设有微孔曝气头，与机相连，曝气量充足。进水的动力和计量由蠕动泵提供，，污泥回流的动力和由污泥泵提供。其它设计参数见表 2-4。反应器启动方法如下：反应器的接泥取自天津市某城市污水处理厂的二沉池回流污泥，污泥浓度（MLSS）为 /L。采用闷曝启动的方式，人工向曝气池内投加接种污泥，泥水比是 4:6，闷动，曝气时间为 20 h，静沉时间为 0.5 h，然后排水，以此为周期，循环运行排泥。当曝气池内污泥浓度保持 3.5 mg/L 以上时，开始连续进水。培养和阶段为 60 d。曝气池启动成功后，污泥浓度稳定，出水 TOC 稳定。曝气池泥活性由氧利用速率（SOUR）来表征。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X787;O643.36

【参考文献】