【摘要】：污水再生利用的研究可以有效的緩解我國水資源短缺的問題,催化臭氧氧化技術(shù)是一種高效的高級氧化技術(shù),對污水中的大部分有機(jī)物有較好的降解效果,鐵基催化劑因其分布廣泛、催化效率高而備受重視。為了研究污水再生利用的深度處理新技術(shù),自制了四種催化劑:負(fù)載鐵的納米二氧化硅小球(Fe-KCC-1)、Ce_(0.1)Fe_(0.9)OOH、納米Fe_3O_4/MWCNTs、納米Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs,并對其物化性質(zhì)進(jìn)行了表征。選取了磺胺二甲嘧啶(SMT)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、卡馬西平(CBZ)、對羥基苯甲酸(p-HBA)四種污染物和某生活污水廠的二級出水為研究對象,考察了各體系對污染物的降解率、礦化率及影響因素,并探討了污染物的降解途徑和催化劑的催化機(jī)理;另外本文耦合了催化臭氧和BAF技術(shù),研究其對二級出水中有機(jī)物的降解效果。文中得到如下主要結(jié)論:1、利用同晶替代法制備了Ce_(0.1)Fe_(0.9)OOH,摻入金屬鈰不影響針鐵礦原本的晶體結(jié)構(gòu);利用水熱法制備了納米Fe-KCC-1,具有較高的比表面積(464.56 m~2/g);采用共沉淀法制備了納米Fe_3O_4/MWCNTs復(fù)合物,擁有超順磁性;利用共沉淀法制備了納米Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs復(fù)合物,長度粗細(xì)均勻,金屬氧化物均勻分散在碳納米管的表面。2、Fe-KCC-1-O_3體系對SMT礦化率是單獨(dú)臭氧氧化的1.6倍,Ce_(0.1)Fe_(0.9)OOH-O_3體系對SMT礦化率是單獨(dú)臭氧氧化的1.74倍;納米Fe_3O_4/MWCNTs O_3體系對DMP和p-HBA的降解率也要高于單獨(dú)臭氧氧化體系。3、催化臭氧氧化體系在一個廣泛的pH范圍內(nèi)均表現(xiàn)出良好的催化氧化效果。臭氧用量、催化劑用量和污染物的初始濃度對抗生素的降解都有一定的影響。4、通過檢測降解反應(yīng)中間產(chǎn)物,提出了SMT、DMP、p-HBA在催化臭氧氧化體系中可能的降解途徑;并通過考察自由基消除劑的影響以及對催化劑反應(yīng)前后的表征分析,探討了Fe-KCC-1-O_3體系、Ce_(0.1)Fe_(0.9)OOH-O_3體系和Fe_3O_4/MWCNTs O_3體系中自由基的產(chǎn)生機(jī)理,并根據(jù)相關(guān)分析提出了各種催化劑可能的催化機(jī)制。5、Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs O_3體系對城市二級出水中微量有機(jī)污染物有較好的去除效率,二級出水對SMT和CBZ在該體系下的降解影響不大;催化臭氧氧化耦合生物曝氣濾池技術(shù)(BAF)組合工藝對污水的COD降解率達(dá)到60%以上。
[Abstract]:The study of wastewater recycling can effectively alleviate the shortage of water resources in China. Catalytic ozonation is an efficient advanced oxidation technology, which has a good degradation effect on most of the organic matter in sewage. Iron-based catalysts have attracted much attention because of their wide distribution and high catalytic efficiency. In order to study the new advanced treatment technology for wastewater reuse, four kinds of catalysts were prepared: iron loaded nano-silica pellet (Fe-KCC-1) and Ce_ _ (0.1) Fe_ _ (0.9) OOH, nanocrystalline Fe_3O_4/MWCNTs,. The physicochemical properties of nano Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs, were characterized. Four pollutants of sulfadimethazine (SMT), dimethyl phthalate (DMP), carbamazepine (CBZ), p-hydroxybenzoic acid (p-HBA), and secondary effluent from a domestic wastewater plant were selected as the research object. The degradation rate, mineralization rate and influencing factors of each system were investigated, and the degradation pathway of pollutants and the catalytic mechanism of catalyst were discussed. In addition, the catalytic ozone and BAF techniques were coupled to study the degradation of organic matter in secondary effluent. The main conclusions are as follows: 1. Ce_ _ (0.1) Fe_ _ (0.9) OOH, doped with cerium has no effect on the crystal structure of goethite. Nanocrystalline Fe-KCC-1, was prepared by hydrothermal method with high specific surface area (464.56 mm2 / g), and nanosized Fe_3O_4/MWCNTs composite with superparamagnetic property was prepared by coprecipitation method. Nanocrystalline Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs composites were prepared by coprecipitation method with uniform length and uniform metal oxides dispersed on the surface of carbon nanotubes. The mineralization rate of SMT in Fe-KCC-1-O_3 system was 1.6 times higher than that in ozonation alone, and that of SMT in Ce_ (0.1) Fe_ (0.9) OOH-O_3 system was 1.74 times higher than that in ozonation alone. The degradation rate of DMP and p-HBA in nano-sized Fe_3O_4/MWCNTs / O _ 3 system was also higher than that in the single ozonation system. 3. The catalytic ozonation system showed good catalytic oxidation effect in a wide range of pH. The amount of ozone, the amount of catalyst and the initial concentration of pollutants have certain influence on the degradation of antibiotics. 4. By detecting the intermediate products of degradation reaction, the possible degradation pathway of SMT,DMP,p-HBA in catalytic ozonation system is proposed. The influence of free radical scavenger and the characterization of the catalyst before and after the reaction were investigated, and the Fe-KCC-1-O_3 system was discussed. The mechanism of free radical production in Ce_ (0.1) Fe_ (0.9) OOH-O_3 system and Fe_3O_4/MWCNTs O _ 2O _ 3 system was studied. According to the correlation analysis, the possible catalytic mechanism of various catalysts was proposed. The Fe_3O_4-CeO_2/MWCNTs / C _ 2O _ 3 system has better removal efficiency for trace organic pollutants in the secondary outlet water, and the secondary effluent has little effect on the degradation of SMT and CBZ in this system. Catalytic Ozone Oxidation coupled Biological aeration filter (BFAF) the COD degradation rate of wastewater by (BAF) process is over 60%.
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703

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6 劉s，

本文編號：2298135