光催化-催化濕式氧化處理有機(jī)染料廢水的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,同時產(chǎn)生大量有機(jī)廢水,成分較為復(fù)雜,許多難降解有機(jī)污染物存在于水體中,它們毒性大,很難用常規(guī)的物化和生化方法進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放,造成極嚴(yán)重的環(huán)境污染,治理水污染已成為當(dāng)前我國城鎮(zhèn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中迫切需要解決的重要問題,因此,尋求高效的水污染處理技術(shù)已成為當(dāng)前國內(nèi)外研究工作者的研究熱點(diǎn),高級氧化技術(shù)是當(dāng)前難降解有機(jī)廢水治理方向重要技術(shù)手段。本論文分別以甲基橙、酸性大紅GR為模擬污染物,考察了光催化氧化技術(shù)和催化濕式氧化

2、技術(shù)的處理效果,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了光催化-催化濕式氧化技術(shù)體系,以活性艷紅 X-3B為模擬污染物,考察了各因素的影響,得出動力學(xué)方程,同時探討該技術(shù)協(xié)同機(jī)理,并對工業(yè)有機(jī)廢水處理進(jìn)行了研究。
　　本文首先研究了光催化氧化技術(shù)處理甲基橙溶液的效果。采用水熱法制備出了不同形貌的ZnO納米陣列,以甲基橙溶液為模擬有機(jī)廢水考察了它們各自在紫外光下的催化性能。并對不同形貌的ZnO形貌的生長機(jī)理進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過控制pH、添加不同活性劑等

3、反應(yīng)條件可以調(diào)控納米ZnO樣品的形貌,得到比表面積大、催化活性高的催化劑。為了提高單一半導(dǎo)體在催化過程中對污染物的降解效率,分別將TiO2、CuO等與ZnO復(fù)合,可控制備納米TiO2/ZnO, CuO/ZnO等復(fù)合催化劑,結(jié)果表明兩種半導(dǎo)體在降解過程中發(fā)揮了協(xié)同作用,共同促進(jìn)了催化劑的降解效率,其中納米CuO/ZnO復(fù)合催化劑的催化活性最高,有效地提高了光催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水效果。
　　其次,研究了催化濕式氧化技術(shù)對模擬酸性大

4、紅GR有機(jī)廢水的處理效果。通過對各過渡金屬催化性能的比較、復(fù)合及稀土Ce改性催化活性和催化劑穩(wěn)定性研究,制備工藝的改進(jìn),采用浸漬法以γ-Al2O3為載體制備了高催化性能223CuO-ZnO-CeO/γ-AlO催化劑,并在常壓下以該催化劑處理酸性大紅GR模擬染料難降解有機(jī)廢水,通過單因素及正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究,得出處理模擬該廢水最佳處理工藝條件:處理600mg/L的酸性大紅GR模擬難降解有機(jī)廢水(其CODCr值為396.85mg/L),反應(yīng)溫

5、度70℃、反應(yīng)時間2.5h、催化劑加入量為2.5g、30％H2O2加入量為0.5mL、進(jìn)水pH值為4,廢水CODCr去除率和脫色率分別達(dá)到86.13%和99.91%,降解效果顯著。
　　在集合光催化氧化技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)研究基礎(chǔ)上,構(gòu)建了光催化-催化濕式氧化新工藝體系?？疾炝艘?23CuO-ZnO-CeO/γ-AlO為催化劑對活性艷紅X-3B模擬有機(jī)染料廢水處理工藝條件,并通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化工藝,得出最佳工藝條件為:反應(yīng)溫度5

6、4℃,反應(yīng)時間2.7h,催化劑投加量2.6g,H2O2投加量0.62mL,pH值3.4。此時脫色率可達(dá)99.33%。
　　采用ELKM動力學(xué)模型進(jìn)行分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,對光催化-催化濕式氧化降解活性艷紅X-3B進(jìn)行了動力學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)符合偽一級動力學(xué)模型;反應(yīng)動力學(xué)表觀速率常數(shù)隨溫度升高有所增加,且與反應(yīng)溫度關(guān)系符合Arrhenius方程,表觀活化能為32.79kJ/mol,表觀動力學(xué)方程為:
　　利用UV-Vis、IR和