废水处理非均相臭氧催化氧化过程：催化剂和新概念反应器

发布时间：2024-03-25 18:45

　　臭氧催化技术能克服臭氧分子选择性氧化不饱和有机物且对有机物矿化不彻底的弊端。目前,非均相臭氧催化剂主要包括金属氧化物和碳基质材料,其表面活性位点的优势调控是研究热点,为设计高效催化剂提供理论指导。此外,传统臭氧反应器采用底部曝气方式,虽然近些年原位反应和微气泡技术从反应和传质两方面提高反应器的运行效果,但基于流体力学强化的臭氧传质及污染物降解缺乏理论基础。通过建立流体力学与传质、反应的构-效关系,为高性能臭氧反应器的工程应用提供理论支撑。为此,识别臭氧催化剂催化活性的关键控制因素和理论验证反应器的构-效关系十分必要。论文考察了铁氧体、焦化污泥基生物炭、碳纳米管(CNT)的臭氧催化活性,分析了微气泡逆流接触臭氧流化床反应器的运行效能。通过制备一系列铁氧体(ZnFe₂O₄、CoFe₂O₄、CuFe₂O₄、NiFe₂O₄)研究了催化臭氧降解苯酚、焦化废水生物处理尾水(BTCW)、草酸的活性和催化臭氧分解的递变规律;考察...

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 焦化行业污染现状
        1.1.1 焦化废水
        1.1.2 焦化污泥
    1.2 臭氧的化学反应活性
        1.2.1 臭氧的化学性质
        1.2.2 臭氧与无机物反应机理
        1.2.3 臭氧与有机物反应机理
        1.2.4 臭氧催化剂作用机理
            1.2.4.1 非均相臭氧催化作用机理
            1.2.4.2 非均相臭氧催化剂研究现状
            1.2.4.3 均相臭氧催化作用机理
    1.3 臭氧反应器的研究现状
    1.4 论文的选题意义和研究内容
        1.4.1 论文的选题意义
        1.4.2 研究内容和技术路线
第二章 实验与分析方法
    2.1 实验材料
    2.2 催化剂制备方法
    2.3 逆流接触臭氧流化床反应器加工
    2.4 实验方法
    2.5 分析方法
    2.6 催化剂表征
第三章 锌铁氧体催化臭氧降解苯酚和焦化废水尾水
    3.1 ZnFe₂O₄表征
    3.2 ZnFe₂O₄催化臭氧降解苯酚
    3.3 臭氧和·OH的瞬态浓度
    3.4 TBA对苯酚去除效率的影响
    3.5 ZnFO的稳定性
    3.6 苯酚降解的经验动力学模型
    3.7 非催化、催化臭氧降解BTCW
    3.8 本章小结
第四章 系列铁氧体催化臭氧降解草酸机理研究
    4.1 AFe₂O₄表征
    4.2 AFe₂O₄催化活性和稳定性
    4.3 AFe₂O₄的还原特性和电子传导性
    4.4 AFe₂O₄的臭氧催化机理
        4.4.1 AFe₂O₄表面活性组分分析
        4.4.2 AFe₂O₄表面性质与催化活性的量化关系
        4.4.3 AFe₂O₄催化臭氧降解草酸机理
    4.5 本章小结
第五章 污泥基生物炭催化臭氧降解苯酚机理研究
    5.1 生物炭表征
    5.2 生物炭催化活性和稳定性
    5.3 反应条件对苯酚降解的影响及其动力学
        5.3.1 反应条件的影响
        5.3.2 动力学分析
    5.4 生物炭催化臭氧降解苯酚机理
    5.5 本章小结
第六章 碳纳米管催化活性位点辨析和滤膜过滤器新概念验证
    6.1 CNT对·OH生成及淬灭的影响
    6.2 臭氧自分解对p-CBA氧化的贡献率
    6.3 CNT滤膜过滤器新概念验证
    6.4 本章小结
第七章 逆流反应器的构-效关系研究
    7.1 臭氧溶解特性
    7.2 苯酚的降解
    7.3 逆流反应器流体力学
    7.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3938715