“富煤、缺油、少氣”的能源賦存特征,決定了我國以煤炭作為主要的消費資源,煤化工產(chǎn)業(yè)在國家能源轉(zhuǎn)型過程將扮演越來越重要的角色。但是煤化工廢水水量大且污染物濃度高,常規(guī)生物處理工藝對污染物的去除能力有限,導致二級出水仍含有許多有毒難降解污染物。針對水環(huán)境日益惡化和水資源嚴重匱乏的現(xiàn)狀,國家對新建煤化工企業(yè)提出了更為嚴格的廢水排放標準,尋求性能高效和運行穩(wěn)定的深度處理工藝是實現(xiàn)煤化工廢水安全排放的有效方式。本課題制備了納米MgO催化劑并對其物理結(jié)構(gòu)特征和表面化學性質(zhì)進行了表征,考察了納米MgO催化臭氧氧化處理煤化工廢水二級出水效能,評估了缺氧/好氧-膜生物反應器（Anoxic/oxic-membrane bioreactor,A/O-MBR）處理該廢水的可行性,并結(jié)合兩種工藝特點,構(gòu)建了催化臭氧氧化與A/O-MBR組合工藝,考察其在小試規(guī)模和中試規(guī)模的廢水處理效能。以氯化鎂和氫氧化鈉為原材料采用均勻沉淀法制備了納米MgO臭氧催化劑,優(yōu)化的制備參數(shù)為:陳化時間24 h、焙燒溫度500℃、焙燒時間2 h。通過對納米MgO的物理結(jié)構(gòu)特征和表面化學性質(zhì)進行表征可知,納米MgO催化劑表面形貌不規(guī)則且含... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

急性生物毒性試驗裝置圖

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-32-3.2.3催化劑的表征3.2.3.1催化劑的物理結(jié)構(gòu)特征固體催化劑表面成分不僅復雜且分布不均衡，而參與催化反應的常常是某一特定的活性位點，目前對這些活性位的定性和定量測定仍存在一定難度。隨著檢測分析儀器的不斷改善，現(xiàn)代電鏡可從原子和分子尺度觀測催化劑的表面結(jié)構(gòu)。因此，試驗中利用掃描電鏡對納米MgO的表面形貌和幾何特征進行觀測，掃描電鏡產(chǎn)生的極細電子束在樣品表面進行掃描，激發(fā)出的二次電子經(jīng)探測器收集后形成電信號，電信號送達顯像管以逐點成像的方法獲取樣品表面形貌，圖3-4為納米MgO催化劑在30000倍下的掃描電鏡圖。由圖3-4可知，納米MgO表面具有凹凸不平的結(jié)構(gòu)，這種不規(guī)則的形貌主要由表面顆粒的不均勻排布所致。制備的納米MgO以類球顆粒形式存在，顆粒之間孔隙發(fā)達，可能有利于臭氧分子或有機物分子進入納米MgO結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生化學反應。圖3-4納米MgO的掃面電鏡圖Fig.3-4ScanningelectronicmicroscopeimageofnanoMgO透射電鏡的照明源為波長很短的電子束，電子在加速和聚集后會與待測樣品的原子發(fā)生碰撞反應，該過程電子方向有所改變，形成散射的立體角，其成像方式為電磁透鏡聚焦，具有高分辨和高放大倍數(shù)的特點，能獲得材料的立體信息。試驗中為了更加詳細地研究納米MgO的形態(tài)特征，初步獲得催化劑粒徑信息，對催化劑進行了透射電鏡分析，如圖3-5所示。由圖3-5可知，納米MgO的顆粒形狀呈仿球形，這與掃描電鏡觀測結(jié)果一致。此外，由圖3-5可以看出，制備的納米MgO催化劑平均粒徑小于100nm，納米尺寸顆粒在水中分散程度更為均勻，有利于其與水中臭氧分子的接觸碰撞，提高催化劑對水中臭氧分子的利用率，從而強化污染物的去除效能。

第3章納米MgO催化臭氧氧化處理廢水效能研究-33-圖3-5納米MgO的透射電鏡圖Fig.3-5TransmissionelectronmicroscopeimageofnanoMgO催化劑的粒徑分布更能直觀地反應催化劑的顆粒大小，為進一步了解催化劑顆粒尺寸，試驗中對納米MgO的粒徑分布進行了測定，結(jié)果如圖3-6所示。從圖3-6不難看出，制備的納米MgO催化劑粒徑大多介于0~100nm，這一結(jié)論與透射電鏡的結(jié)果一致，分析圖3-6可以得到，納米MgO的平均粒徑（d0.5）約為17.1nm。同常規(guī)顆粒催化劑相比，納米尺寸催化劑在結(jié)構(gòu)和性能方面具備較大的優(yōu)勢，由于它的小尺寸特點，在相同條件下的有限空間里，納米MgO能更加均勻地分布在溶液中，可能使納米MgO與溶液中的臭氧分子有更多的接觸碰撞，增加催化劑對水中臭氧分子的利用率，生成更多的活性物種以氧化分解廢水中的污染物，提高廢水處理效能。0204060801000246810體積分數(shù)（%）粒徑（nm）圖3-6納米MgO的粒徑分布Fig.3-6ParticlesizedistributionofnanoMgO

【參考文獻】：
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本文編號：3425919