宿遷煤化工污水處理一體化裝置免費咨詢(xún) 污水處理成套設備

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臭氧是一種強氧化劑，其氧化電位可達2.07V，常用于水體的消菌和殺毒。由于臭氧分子的特殊偶級結構，使其可與有機胺、烯烴等具有半電子結構的有機物迅速反應。但當有機物具有抽離電子結構時(shí)，臭氧的氧化作用會(huì )受到抑制。其反應的主要途徑是通過(guò)臭氧分子或臭氧分解所產(chǎn)生的自由基實(shí)現對目標有機物的去除，因此很多研究以催化劑催化臭氧產(chǎn)生更多活性物質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行探索。王兵等研究發(fā)現，采用Mn3O4催化臭氧化鉆井廢水，催化劑投加量為100mg/L時(shí)，臭氧分解率由單獨臭氧時(shí)的38.2%增至81.4%，且反應體系中TOC由191.9mg/L降至37.6mg/L，有機物被有效降解。李靈毓等采用錳鐵復合氧化物催化臭氧化脫色木醋液，試驗發(fā)現，錳鐵復合氧化物催化臭氧化相對于單一使用臭氧表現出更好的脫色效果，且含鐵比例越大，效果越好，增加催化劑使用量以及提高pH值均有利于木醋液降解脫色。張方等制備了一系列碘改性的含銅介孔復合氧化物催化劑，并以甲苯為探針測試其催化性能，結果表明，在反應條件下甲苯轉化率達25.6%，催化劑應用于其他苯系物(苯、乙苯、二甲苯)的氧化反應也取得了較好的催化效果。

　　前人研究發(fā)現，煤化工廢水中的苯系物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯，簡(jiǎn)稱(chēng)BTEX)很難通過(guò)傳統的化學(xué)氧化作用被降解，基本均通過(guò)生物降解或生物吸附作用被去除。因此本文采用催化臭氧化對BTEX進(jìn)行降解，為BTEX在實(shí)際處理過(guò)程中的技術(shù)應用提供理論基礎。

　　本文以加強臭氧分解產(chǎn)生自由基為目標，從催化劑制備、表征、處理效果以及催化臭氧化理論為出發(fā)點(diǎn)，系統分析了催化臭氧化對BTEX的去除效能。通過(guò)比對不同反應體系中自由基激發(fā)情況探究催化臭氧化處理BTEX的反應機理。以期通過(guò)化學(xué)手段有效去除廢水中的BTEX，減少有機物負荷，提高后續生化反應效率，提標廢水處理后出水水質(zhì)，降低有毒有害物質(zhì)濃度。

　　1、試驗

　　1.1 配水指標

　　配置含有目標有機污染物苯、甲苯、乙苯、二甲苯質(zhì)量濃度分別為100mg/L的混合溶液，溶液初始TOC為460mg/L。

　　1.2 多孔臭氧催化劑制備方法

　　稱(chēng)取Fe2O31kg、氧化銅300g、氧化錳400g、鋁礬土4.5kg、膨潤土8kg、石墨粉3.5kg放入不銹鋼球磨罐中研磨10h，將研磨后的粉料過(guò)49μm(300目)篩網(wǎng)，加入500g水，將粉料制成泥料，泥料通過(guò)機械滾動(dòng)成球，尺寸為2~4mm，將球放入烘箱干燥至水分低于0.8%后，在電爐800℃下焙燒1h，制成臭氧催化劑備用。

　　1.3 儀器及數據測定方法

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　化學(xué)需氧量(COD)：重鉻酸鉀法測定，總有機碳(TOC)：日本島津公司TOC-LCPHCN200總有機碳分析儀，pH值：PHS-3C精密pH儀器(LeiCi，上海)，反應體系溫度：水溫計，苯、甲苯、乙苯、二甲苯的濃度：氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)，測試前需使用二氯甲烷進(jìn)行萃取。

　　臭氧發(fā)生器為北京同林高科生產(chǎn)的3S-A10氣源兩用型臭氧發(fā)生裝置，最大臭氧產(chǎn)量為10g/h，蠕動(dòng)泵為保定申辰泵業(yè)生產(chǎn)的LABV1智能型蠕動(dòng)泵。

　　采用HitachiH-7500透射電子顯微鏡(TEM)和配備EDX的S-2400掃描電子顯微鏡(SEM)對催化劑形貌進(jìn)行觀(guān)察，采用PANalyticalX’PertX射線(xiàn)粉末衍射儀(XRD)對材料進(jìn)行分析，采用鎳過(guò)濾的CuKα為單色光束，掃描速度0.4(°)/min，掃描范圍5°~90°，采用ESCALAB250XiX射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)對材料元素進(jìn)行分析，單色化AlKαX為射線(xiàn)源，采用JEM-2100高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)對樣品微觀(guān)形貌進(jìn)行分析。

　　采用BrukerA200ESP300E型電子自旋共振光譜儀(ESR)測定羥基自由基激發(fā)情況。測試前需使用羥基自由基捕獲劑(DMPO)對反應中的羥基自由基進(jìn)行捕捉，設定參數如下：X-field掃描，中心點(diǎn)351.194G，掃描寬度10.00mT，調制振幅0.1mT，掃描時(shí)間41s，微波頻率9.858GHz，微波功率2.25mW，接收器增強為1.42×104。每個(gè)樣品進(jìn)行5次測定，取平均值。