工業(yè)廢水的治理一直都是我國重點關注的水環(huán)保問題。目前,我國大部分的水處理設施仍采用傳統(tǒng)水處理技術,隨著我國工業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)技術已經(jīng)無法滿足人們對水處理的要求。催化臭氧氧化作為高級氧化技術具有處理效果好、操作簡單且不造成二次污染的特點,在工業(yè)廢水的深度處理方面具有很好的應用前景。本文制備了 Mn-Ce/Al2O3和Mn-Co/Al2O3兩種催化劑,通過連續(xù)反應操作方法對四種工業(yè)廢水進行催化臭氧氧化處理,來探究氧化鋁基催化劑的催化活性,并對催化劑的結構和性能進行表征。實驗結果顯示,Mn-Ce/Al2O3和Mn-Co/Al2O3催化劑對食品和印染廢水在50 mg·L-1的臭氧投加下反應后COD分別由103.8 mg·L-1降為49.78 mg·L-1和42.26 mg·L-1以及由107 mg·L-1降到44.3 mg·L-1和43.7 mg·L-1;對煤化工和橡膠皮革廢水在200 mg·L-1氧投加下,COD分別由117 mg·L-1降到53 mg·L-1和49 mg·L-1以及由93.6mg·L-1 降為 72.2 mg·L-1 和 64.3 mg·L-1。Mn-Co/Al2O3催化劑催化活性優(yōu)于Mn-Ce/Al2O3催化劑,且兩種催化劑對于食品、印染和煤化工廢水催化效果較為理想對橡膠皮革廢水催化效果較差,因此需要開發(fā)新型催化劑來提高催化反應效果。XRD和XPS的表征結果顯示,氧化鋁基催化劑負載的金屬氧化物主要以無定型態(tài)存在,其中,Mn-Ce/Al2O3催化劑中Mn以Mn4+的形式存在,Ce以Ce3+和Ce4+的形式存在;Mn-Co/Al2O3催化劑中Mn以Mn4+的形式存在,Co是以Co2+和Co3+形式存在。以活性炭為載體制備催化劑,采用靜態(tài)反應操作方法,以降解亞甲基藍廢水為目標反應,進一步優(yōu)化催化劑的制備條件,并對催化劑進行表征,將其與Mn-Co/Al2O3催化劑的催化活性進行比較。結果表明,Mn-Co活性組分的負載量為2 wt%:2 wt%,400℃焙燒制備的催化劑效果最佳。Mn-Co/AC和Mn-Co/A1203催化劑對亞甲基廢水在30 mg·L-1臭氧投加下,COD 分別由 105.88 mg·L-1 降到 42.11 mg·L-1 和 103.21 mg·L1 降到 65.28 mg·L-1;對于模擬橡膠廢水的處理,在120 mg·L-1臭氧投加量下,COD分別由 98.45 mg.L1 降到 49.12 mg·L-1 和 98.45 mg·L-1 降到 77.52 mg·L-1。Mn-Co/AC催化劑的XRD和XPS的表征結果表明,金屬是以無定型態(tài)氧化物的形式負載在催化劑表面,Mn以Mn2+和Mn3+兩種價態(tài)的形式存在,金屬Co以Co2+和Co3+兩種價態(tài)的形式存在。通過連續(xù)反應實驗對Mn-Co/AC催化劑的催化穩(wěn)定性、耐磨性和金屬溶出進行探究,并加入羥基自由基· OH抑制劑叔丁醇對催化反應機理進行研究。結果表明在亞甲基藍廢水初始COD為100 mg·L-1的情況下,90個小時內出水COD保持在40 mg·L-1～50 mg·L-1之間,催化劑的磨損率僅為8.7 wt%。催化劑負載金屬基本不溶出,催化反應過程中有羥基自由基·OH產(chǎn)生,使得臭氧在反應過程中可以通過直接氧化和間接氧化雙重作用對亞甲基藍進行降解,進而催化效果得到了顯著提高。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ426;X703
【部分圖文】：

圖１－４臭氧在催化劑表面的分解機理逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｏｚｏｎｅ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｏｆ邋ｃａｔａｌｙｓｔ逡逑（２）有機物首先吸附于催化劑表面，然后在于水中的自由基團發(fā)生氧化還原反應。逡逑這個反應體系中催化劑對有機物的吸附步驟為反應速率的控制步驟，金屬氧化物催劑對臭氧的分解速率對于有機物的降解并沒最直接的影響。逡逑（３）臭氧分子和有機物同時吸附于催化劑表面，臭氧分子被分解產(chǎn)生強氧化性自由基，隨后催化劑表面有機物和自由基發(fā)生氧化還原反應。逡逑１．３．３．３臭氧與其他強化技術協(xié)同降解反應技術逡逑近年來臭氧與其他強化技術結合，協(xié)同處理工業(yè)廢水的技術得到了廣泛的研究。逡逑目前研究的比較多的有臭氧／紫外光聯(lián)合技術，臭氧／電化學聯(lián)合技術，臭氧／超聲波合技術，臭氧／雙氧水聯(lián)合技術。逡逑（１）臭氧／紫外光聯(lián)合技術是指在紫外燈照射的情況下，通過對臭氧的分解產(chǎn)生

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｍｅｔｅｒ；邋７．ＢＩＯＬＡＫ－Ｆｒｉｏｘ；８．Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ邋ｐｕｍｐ；９．邋Ｗａｔｅｒ邋ｔａｎｋ；邋１０．邋Ｓａｍｐ邋ｌｉｎｇ邋ｍｏｕｔｈ；逡逑１１邋．Ｃａｔａｌｙｚｅｒ；邋１２．Ｒｅａｃｔｏｒ；邋１３．Ｔａｉｌ邋ｇａｓ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｕｎｉｔ邋（ＫＩ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ）逡逑上圖２－１為催化劑評價靜態(tài)操作實驗裝置示意圖。催化反應器由有機玻璃制成，逡逑反應器底部有底座而使其固定，反應器內徑為５０邋ｍｍ，高度為１５００邋＿。上端有排氣逡逑２１逡逑

１０．Ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｍｏｕｔｈ；邋１１邋．Ｃａｔａｌｙｚｅｒ；邋１２．Ｒｅａｃｔｏｒ；邋１３．Ｔａｉｌ邋ｇａｓ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｕｎｉｔ邋（ＫＩ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ）；邋１４．Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ逡逑ｐｕｍｐ；邋１５．Ｗａｔｅｒ邋ｔａｎｋ逡逑上圖２－２為催化劑評價連續(xù)反應實驗裝置示意圖。該反應裝置由靜態(tài)反應裝置改逡逑裝而來。增加了一個蠕動泵和一個水箱。連續(xù)反應裝置運行時，進水由進水水箱通過逡逑蠕動泵從反應器上端泵入，出水由蠕動泵從反應器底部的泵出。其他裝置與靜態(tài)反應逡逑裝置一致。逡逑２．３．２．２催化劑評價連續(xù)反應操作方法逡逑在實驗開始前

【參考文獻】

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本文編號：2821158