隨著我國石油化工行業(yè)不斷發(fā)展,污染問題日益嚴重,國家也越來越重視環(huán)保問題。但對于有毒、有害、難降解有機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用于污水處理中,通過非均相臭氧催化氧化技術去除水中難降解有機物。實驗中選用了難降解的亞甲基藍作為污水模型,通過改變負載金屬種類,含量,浸漬時間考察了催化劑制備工藝對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載金屬設計出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。在此基礎之上更改負載金屬含量,得到了三種催化劑的最佳濃度配比均為1:1:2:0.5,最佳浸漬時間為12h。在已知最佳負載金屬種類及其含量后,改變焙燒時間和焙燒溫度,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催化劑的實際負載含量和微觀形態(tài)進行分析。分析結果與實驗結果相互吻合。催化劑經多次重復使用后,其活性并未降低。同時對臭氧催化氧化機理進行初步探究,發(fā)現加入羥基自由基抑制劑如碳酸鹽后,亞甲基藍的去除率明顯降低,說明羥基自由基在該反應中起主導作用。更換陶粒為載體制備催化劑,其活性低于以γ-A12O3為載體。根據前期實驗條件,對臭氧催化氧化反應器內流體力學進行模擬研究。選取與實驗條件相同的鼓泡塔,高180cm,直徑50mm,亞甲基藍污水與臭氧順流從底部通入塔內。進水速度4 L/h,臭氧投加量為150 mg/L,用FLUETN軟件,對鼓泡塔內氣液兩相數值進行模擬,分別考察塔內不同高度處氣液分布情況。模擬結果顯示,在塔中部氣液混合效果最好,而在氣液的進口段和過渡段,氣液混合效果不佳。通過對反應器內的流體進行分析,為該工藝日后工業(yè)化的應用提供理論指導依據。
【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】：X703;O643.36
【部分圖文】：

該現象進行解釋即在該反應中起到主要作用的是配位絡合，催化劑吸附有機物，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）氧化大分子有機物。??具體反應過程見圖１－２：??０，或？?０Ｈ?１??深液中的?％??ｈ２〇－＾／?＼??ＭｃＲ?Ｍ＊Ａ??吸附有機?〇３或．ｏｈ??物的氧化??ＭｃＰ?—＾?ｉ?．．．．．．Ｈ?．??Ｐ?？深液中的氧化反應??０減?＊０Ｈ??圖１－２非均相絡合機理??Ｆｉｇ．１－２?Ｎｏｎ－ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??７??

？＼?ＳＳ??ｔ?Ｈｊ〇??圖１－１非均相自由基反應機理??Ｆｉｇ．１－１?Ｎｏｎ－ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｒａｄｉｃａｌ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??？ＯＨ具有以下特點［４（）］：?（１＞０Ｈ氧化性強于臭氧；（２）＊０Ｈ反應速率常數為??１０６－１０禮．１１１〇１＇＾高于臭氧，與之反應的有機物種類也多余臭氧，并且物選擇性；（３）??反應過程中能耗低，與臭氧相比更加節(jié)能；（４）可以引發(fā)鏈反應；（５）該反應造成的??二次污染少［４１］。??該機理為當前人們最認可的一種，但是隨著研宄的增多，自由基機理無法解釋某??些研宄結果。如丁〇叩［４２］在研宄中發(fā)現，Ｍｎ０２的形態(tài)對臭氧分解產生羥基有促進的作??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，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。因此眾多學者提出了另外一種機理，對??該現象進行解釋即在該反應中起到主要作用的是配位絡合，催化劑吸附有機物，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實驗流程設計??如圖２－１所示，為實驗流程圖。實驗所用臭氧經氧氣鋼瓶通入臭氧發(fā)生器制得，??后接入三通分別連接轉子流量計，可觀察氣體流量，以及臭氧濃度儀，方便實驗人員??觀測臭氧濃度。最后進入反應體系中。反應體系為有機玻璃柱狀鼓泡塔，其底部為曝??氣頭使通入的臭氧可以更加均勻分布。通過蠕動泵將實驗廢水，從有機玻璃柱的底部??通入。改變蠕動泵的轉數，可以改變上水速度。在測量污水處理前后ＣＯＤ值的實驗??中，將自制催化劑裝入２Ｌ的有機玻璃柱反應器內。臭氧和廢水順流流入裝有催化劑??的玻璃柱內，上水速度為４?Ｌ／ｈ，處理過的廢水經塔頂上部排出收集，廢氣進入尾氣??吸收儀。調節(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】

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1 魏文禮;邵世鵬;劉玉玲;;鼓泡塔內氣液兩相流動力特性數值模擬研究[J];水資源與水工程學報;2014年06期

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

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

4 江傳春;肖蓉蓉;楊平;;高級氧化技術在水處理中的研究進展[J];水處理技術;2011年07期

5 俞小明;楊岳平;徐新華;;高級光化學氧化技術及其應用[J];環(huán)境科學導刊;2010年S2期

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

7 李勇;張曉健;陳超;張曉慧;朱曉輝;戴吉勝;許歡;;臭氧活性炭去除水中硫醇類致嗅物質的研究[J];清華大學學報(自然科學版);2009年03期

8 馬軍;劉正乾;虞啟義;翟學東;;臭氧多相催化氧化除污染技術研究動態(tài)[J];黑龍江大學自然科學學報;2009年01期

9 王娟;范迪;;臭氧氧化法深度處理造紙廢水試驗研究[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展[J];廣東化工;2008年12期

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1 張強;幾種無機負載催化劑的制備、表征及其在有機合成中的應用[D];南京理工大學;2013年

2 王文萍;燃氣輪機高溫部件對流/導熱/輻射耦合的流動傳熱機理研究[D];清華大學;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;2011年

3 年帥奇;某型航空發(fā)動機噴嘴內部流場數值計算研究[D];沈陽航空工業(yè)學院;2010年

本文編號：2891572