活性氧化鋁及載鈰活性氧化鋁催化臭氧氧化處理廢水.pdf

1、廢水深度處理是當(dāng)前我國水污染控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。催化臭氧氧化技術(shù)可以有效地分解難生物降解有機(jī)污染物，具有處理效率高、操作簡單、不產(chǎn)生污泥等優(yōu)點(diǎn)，是一種有前景的廢水深度處理技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)具有高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。本文研究了活性氧化鋁、載鈰活性氧化鋁催化臭氧氧化處理苯酚水溶液和集中式化工廢水，并在中試規(guī)模上驗(yàn)證該技術(shù)。
　　選取苯酚為目標(biāo)污染物，探究活性氧化鋁催化臭氧氧化苯酚性能。研究表明，活性氧化鋁可以顯著提高苯酚溶液

2、COD去除率，煅燒處理可進(jìn)一步提高其催化活性。優(yōu)化的煅燒溫度為450℃、煅燒時間為2h。分析表明，活性氧化鋁表面弱酸性位是催化臭氧氧化活性中心，煅燒可將活性氧化鋁中夾雜的勃姆石轉(zhuǎn)化為γ-Al2O3，提高催化劑活性組分含量，增加表面弱酸性位比例，從而提高其催化活性。在溶液初始pH為中性、催化劑投加量為154 g/L、臭氧投加量為70.5 mg/h時，催化反應(yīng)40min后，苯酚溶液COD去除率為62％。催化劑穩(wěn)定性測試表明，連續(xù)反應(yīng)4天后，

3、催化劑失活，失活原因系催化劑表面的活性位被苯酚降解產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸毒害。
　　以活性氧化鋁為載體，篩選催化活性組分，得出5種負(fù)載型活性氧化鋁的催化活性順序?yàn)?Ce/Al2O3＞Ru/Al2O3＞Mn/Al2O3≈Cu/Al2O3≈Fe/Al2O3＞ Al2O3。催化劑Ce/Al2O3的優(yōu)化制備工藝參數(shù)為:Ce負(fù)載量1％、煅燒溫度500℃、煅燒時間1h。Ce/Al2O3催化劑中的Ce主要是以氧化物的形式負(fù)載于活性氧化鋁上，包含的價

4、態(tài)有+3和+4價;與活性氧化鋁對比，負(fù)載催化活性組分后，顆粒表面積、孔容和孔徑略有下降。催化劑投加量為250g/L，臭氧投加量為64 mg/h條件下，催化反應(yīng)40 min后，溶液中苯酚去除率為98.3％。自由基猝滅實(shí)驗(yàn)表明:苯酚的氧化反應(yīng)遵循羥基自由基的氧化機(jī)理，除此之外，還存在催化劑表面吸附態(tài)原子氧和溶液中的·HO2等一系列自由基的氧化。催化劑穩(wěn)定性測試表明，催化劑在臭氧氧化處理苯酚水溶液裝置中連續(xù)運(yùn)行15天后，苯酚的去除率保持50-

5、55％，說明催化劑的性能穩(wěn)定、催化效率較高。
　　以集中式化工廢水處理廠的生化出水為處理對象，研究活性氧化鋁和載鈰活性氧化鋁催化降解廢水的性能。中試結(jié)果表明:活性氧化鋁可有效地催化臭氧氧化處理實(shí)際廢水，COD的去除量為10-20 mg/L，色度從32倍降至5倍以下，出水的pH維持在6-9范圍內(nèi)。
　　實(shí)驗(yàn)室研究和中試研究均表明活性氧化鋁和載鈰活性氧化鋁催化劑能有效地催化臭氧氧化降解苯酚和去除化工廢水的COD，是具有工程應(yīng)用價