發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 14:45

　　 隨著我國(guó)石油化工行業(yè)不斷發(fā)展,污染問題日益嚴(yán)重,國(guó)家也越來越重視環(huán)保問題。但對(duì)于有毒、有害、難降解有機(jī)污染物的處理卻十分有限。傳統(tǒng)污水處理工藝無法良好的降解此類污染物,因此新興的污水處理技術(shù)迅猛發(fā)展。本文以γ-A12O3和陶粒為載體,過渡金屬和稀土元素為活性組分,采用過量浸漬法制備催化劑并應(yīng)用于污水處理中,通過非均相臭氧催化氧化技術(shù)去除水中難降解有機(jī)物。實(shí)驗(yàn)中選用了難降解的亞甲基藍(lán)作為污水模型,通過改變負(fù)載金屬種類,含量,浸漬時(shí)間考察了催化劑制備工藝對(duì)污水處理效果的影響。選取Mn、Cu、Ni、Fe、Cr、Zn等過渡金屬以及稀土元素共同作為負(fù)載金屬設(shè)計(jì)出10種不同的催化劑制備方案,得出三種活性最高的催化劑分別為:Mn-Cu-Fe-Ce/γ-Al2O3,Mn-Cu-Ni-Ce/γ-Al2O3 和 Mn-Cu-Zn-Ce/γ-Al2O3。在此基礎(chǔ)之上更改負(fù)載金屬含量,得到了三種催化劑的最佳濃度配比均為1:1:2:0.5,最佳浸漬時(shí)間為12h。在已知最佳負(fù)載金屬種類及其含量后,改變焙燒時(shí)間和焙燒溫度,尋找最佳焙燒工藝。得出催化劑Mn-Cu-Fe-Ce/γ-A1203的最佳制備工藝為450℃焙燒 3.5 h。Mn-Cu-Ni-Ce/γ-Al2O3 和 Mn-Cu-Zn-Ce/γ-Al2O3 的最佳焙燒工藝為450 ℃焙燒4 h。并用電感耦合等離子發(fā)射光譜和電子掃描顯微鏡分別對(duì)催化劑的實(shí)際負(fù)載含量和微觀形態(tài)進(jìn)行分析。分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互吻合。催化劑經(jīng)多次重復(fù)使用后,其活性并未降低。同時(shí)對(duì)臭氧催化氧化機(jī)理進(jìn)行初步探究,發(fā)現(xiàn)加入羥基自由基抑制劑如碳酸鹽后,亞甲基藍(lán)的去除率明顯降低,說明羥基自由基在該反應(yīng)中起主導(dǎo)作用。更換陶粒為載體制備催化劑,其活性低于以γ-A12O3為載體。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)條件,對(duì)臭氧催化氧化反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)進(jìn)行模擬研究。選取與實(shí)驗(yàn)條件相同的鼓泡塔,高180cm,直徑50mm,亞甲基藍(lán)污水與臭氧順流從底部通入塔內(nèi)。進(jìn)水速度4 L/h,臭氧投加量為150 mg/L,用FLUETN軟件,對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣液兩相數(shù)值進(jìn)行模擬,分別考察塔內(nèi)不同高度處氣液分布情況。模擬結(jié)果顯示,在塔中部氣液混合效果最好,而在氣液的進(jìn)口段和過渡段,氣液混合效果不佳。通過對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的流體進(jìn)行分析,為該工藝日后工業(yè)化的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703;O643.36
【部分圖文】：

該現(xiàn)象進(jìn)行解釋即在該反應(yīng)中起到主要作用的是配位絡(luò)合，催化劑吸附有機(jī)物，催化??劑表面上的氧化劑（臭氧，＾ＯＨ或催化劑表面上的金屬氧化物）氧化大分子有機(jī)物。??具體反應(yīng)過程見圖１－２：??０，或？?０Ｈ?１??深液中的?％??ｈ２〇－＾／?＼??ＭｃＲ?Ｍ＊Ａ??吸附有機(jī)?〇３或．ｏｈ??物的氧化??ＭｃＰ?—＾?ｉ?．．．．．．Ｈ?．??Ｐ?？深液中的氧化反應(yīng)??０減?＊０Ｈ??圖１－２非均相絡(luò)合機(jī)理??Ｆｉｇ．１－２?Ｎｏｎ－ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??７??

？＼?ＳＳ??ｔ?Ｈｊ〇??圖１－１非均相自由基反應(yīng)機(jī)理??Ｆｉｇ．１－１?Ｎｏｎ－ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｒａｄｉｃａｌ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??？ＯＨ具有以下特點(diǎn)［４（）］：?（１＞０Ｈ氧化性強(qiáng)于臭氧；（２）＊０Ｈ反應(yīng)速率常數(shù)為??１０６－１０禮．１１１〇１＇＾高于臭氧，與之反應(yīng)的有機(jī)物種類也多余臭氧，并且物選擇性；（３）??反應(yīng)過程中能耗低，與臭氧相比更加節(jié)能；（４）可以引發(fā)鏈反應(yīng)；（５）該反應(yīng)造成的??二次污染少［４１］。??該機(jī)理為當(dāng)前人們最認(rèn)可的一種，但是隨著研宄的增多，自由基機(jī)理無法解釋某??些研宄結(jié)果。如丁〇叩［４２］在研宄中發(fā)現(xiàn)，Ｍｎ０２的形態(tài)對(duì)臭氧分解產(chǎn)生羥基有促進(jìn)的作??用。但是Ｍｎ０２催化劑臭氧催化氧化磺基水楊酸的研宄中發(fā)現(xiàn)，磺基水楊酸的降解率??與未加入Ｍｎ０２作為催化劑的效果差別不大。因此眾多學(xué)者提出了另外一種機(jī)理，對(duì)??該現(xiàn)象進(jìn)行解釋即在該反應(yīng)中起到主要作用的是配位絡(luò)合，催化劑吸附有機(jī)物，催化??劑表面上的氧化劑（臭氧

為優(yōu)化的催化劑制備條件后。??２．４實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)??如圖２－１所示，為實(shí)驗(yàn)流程圖。實(shí)驗(yàn)所用臭氧經(jīng)氧氣鋼瓶通入臭氧發(fā)生器制得，??后接入三通分別連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)，可觀察氣體流量，以及臭氧濃度儀，方便實(shí)驗(yàn)人員??觀測(cè)臭氧濃度。最后進(jìn)入反應(yīng)體系中。反應(yīng)體系為有機(jī)玻璃柱狀鼓泡塔，其底部為曝??氣頭使通入的臭氧可以更加均勻分布。通過蠕動(dòng)泵將實(shí)驗(yàn)廢水，從有機(jī)玻璃柱的底部??通入。改變?nèi)鋭?dòng)泵的轉(zhuǎn)數(shù)，可以改變上水速度。在測(cè)量污水處理前后ＣＯＤ值的實(shí)驗(yàn)??中，將自制催化劑裝入２Ｌ的有機(jī)玻璃柱反應(yīng)器內(nèi)。臭氧和廢水順流流入裝有催化劑??的玻璃柱內(nèi)，上水速度為４?Ｌ／ｈ，處理過的廢水經(jīng)塔頂上部排出收集，廢氣進(jìn)入尾氣??吸收儀。調(diào)節(jié)臭氧濃度為?５０?ｍｇ／Ｌ，１００?ｍｇ／Ｌ，］５０?ｍｇ／Ｌ，２００?ｍｇ／Ｌ?以及?２５０?ｍｇ／Ｌ，待?３０??１６??
【參考文獻(xiàn)】

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1 魏文禮;邵世鵬;劉玉玲;;鼓泡塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)力特性數(shù)值模擬研究[J];水資源與水工程學(xué)報(bào);2014年06期

2 周佩慶;高鵬;;生物法處理油田生產(chǎn)污水應(yīng)用研究[J];環(huán)境工程;2014年S1期

3 繆斌;;超濾技術(shù)在城鎮(zhèn)自來水廠改造中的應(yīng)用[J];城市建筑;2013年08期

4 江傳春;肖蓉蓉;楊平;;高級(jí)氧化技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展[J];水處理技術(shù);2011年07期

5 俞小明;楊岳平;徐新華;;高級(jí)光化學(xué)氧化技術(shù)及其應(yīng)用[J];環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊;2010年S2期

6 劉浩;鄧慧萍;劉錚;;臭氧多相催化氧化技術(shù)處理水中多環(huán)芳烴的進(jìn)展[J];水處理技術(shù);2010年08期

7 李勇;張曉健;陳超;張曉慧;朱曉輝;戴吉?jiǎng)?許歡;;臭氧活性炭去除水中硫醇類致嗅物質(zhì)的研究[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

8 馬軍;劉正乾;虞啟義;翟學(xué)東;;臭氧多相催化氧化除污染技術(shù)研究動(dòng)態(tài)[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

9 王娟;范迪;;臭氧氧化法深度處理造紙廢水試驗(yàn)研究[J];工業(yè)水處理;2009年01期

10 葉偉瑩;張秋云;;催化臭氧氧化法中催化劑制備及其催化性能研究進(jìn)展[J];廣東化工;2008年12期

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1 張強(qiáng);幾種無機(jī)負(fù)載催化劑的制備、表征及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2013年

2 王文萍;燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件對(duì)流/導(dǎo)熱/輻射耦合的流動(dòng)傳熱機(jī)理研究[D];清華大學(xué);2012年

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2 王波;催化氧化法深度處理石化企業(yè)外排水的研究[D];山東理工大學(xué);2011年

3 年帥奇;某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算研究[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2010年

本文編號(hào)：2891572