【摘要】： 濕式空氣氧化工藝(Wet Air Oxidation,簡稱WAO)是處理高濃度、難降解有機(jī)廢水的有效方法。但傳統(tǒng)WAO工藝反應(yīng)條件苛刻、處理成本高、對設(shè)備要求嚴(yán)格,大大限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。針對這些問題,本文系統(tǒng)地研究了常溫常壓催化濕式氧化(Catalytic Wet Oxidation,簡稱CWO)工藝,該工藝具有反應(yīng)條件溫和、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。本文圍繞常溫常壓CWO工藝中催化劑的研制這一技術(shù)關(guān)鍵,制備了三種用于該工藝的負(fù)載型催化劑,并以三種模擬偶氮染料(甲基橙,酸性橙和活性黑)為目標(biāo)降解物,考察了他們在常溫常壓催化濕式過氧化氫氧化(Catalytic Wet Peroxide Oxidation,簡稱CWPO)和常溫常壓催化濕式空氣氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,簡稱CWAO)工藝中的催化活性。研究了染料在常溫常壓CWAO工藝中的動(dòng)力學(xué)和降解歷程,并將CWAO工藝與生物膜技術(shù)耦合,用于處理實(shí)際染料廢水,取得了理想的處理效果。 本文首先以γ-Al_2O_3為載體,采用浸漬法制備了負(fù)載型的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化劑,對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并考察了其在常溫常壓CWPO中的催化活性。結(jié)果表明,Fe在催化劑中是以斜方體的α-Fe_2O_3晶體形式存在,其在催化劑中的含量為1.907%;將該催化劑用于常溫常壓CWPO工藝中處理模擬甲基橙染料廢水,處理3h時(shí)廢水的脫色率可達(dá)75%左右。 為了提高Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化劑的催化活性,采用稀土元素Ce對其進(jìn)行改性處理,制備了Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑。催化劑的結(jié)構(gòu)分析表明,在Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑中,Ce的摻雜起到了結(jié)構(gòu)助劑和電子助劑的作用,它能夠使催化劑表面的活性組分顆粒粒徑變小,分散度提高,同時(shí)能夠增加催化劑表面吸附氧的含量,從而使催化劑表面的活性點(diǎn)位增加,并加快·OH的產(chǎn)生速度。催化劑活性研究表明,與Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化劑相比,催化劑Fe_2O_3-CeO_2 /γ-Al_2O_3的催化活性提高了10%左右。但Fe_2O_3-CeO_2 /γ-Al_2O_3催化劑在使用過程中Ce的溶出較為嚴(yán)重。 為了進(jìn)一步提高Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑的催化活性并抑制Ce的溶出,采用Ti對其進(jìn)行改性處理,制備了Fe_2O_3-CeO_2-TiO_2/γ-Al_2O_3催化劑。催化劑的結(jié)構(gòu)分析表明,在Fe_2O_3-CeO_2-TiO_2/γ-Al_2O_3催化劑中,Ti的摻雜起到了結(jié)構(gòu)助劑的作用,它能夠使催化劑表面的活性組分顆粒粒徑更小,分散更加均勻。同時(shí),催化劑中Ce和Ti以CeO_2+TiO_2復(fù)合氧化物的形式存在,從而
【圖文】：

（a）γ-Al2O3carrier (b) Fe2O3/γ-Al2O3catalyst圖 3-11 γ-Al2O3載體和Fe2O3/γ-Al2O3催化劑的SEM照片F(xiàn)ig.3-11 SEM image of γ-Al2O3carrier and Fe2O3/γ-Al2O3catalyst圖 3-11(a)和圖 3-11(b)分別為γ-Al2O3載體和Fe2O3/γ-Al2O3催化劑表面的SEM照片。由圖可見，氧化鋁表面稀疏地堆積著一些大小不同的粒子，粒

4.2.2 SEM 測試結(jié)果分析(a) (b)圖4-4 催化劑的SEM照片 (a) Fe2O3/γ-Al2O3; (b) Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3Fig.4-4 SEM image of catalysts (a) Fe2O3/γ-Al2O3; (b) Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3催化劑的SEM照片如圖4-4(b)所示。與Fe2O3/γ-Al2O3(圖4-4(a))相比，F(xiàn)e2O3-CeO2/γ-Al2O3表面氧化物顆粒的粒徑變小，，分散也更為均勻，這有利于增加Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3表面的活性點(diǎn)，從而提高其催化活性。因此，Ce的摻雜起到了結(jié)構(gòu)助劑的作用，4.2.3 XRF 測試結(jié)果分析Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3催化劑的XRF測試結(jié)果列于表 4-2 中。由表中數(shù)據(jù)可知，在Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3催化劑中
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：X703

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2672224