陶瓷膜分離與MnO2催化臭氧氧化耦合技術(shù)對(duì)污水深度處理的研究.pdf

1、高效污水深度處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)對(duì)提高現(xiàn)有污水處理廠出水水質(zhì)，滿足日趨嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，解決水污染問(wèn)題具有重要意義。膜分離技術(shù)能夠有效去除二級(jí)出水中的懸浮顆粒物和致病菌等物質(zhì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于污水深度處理過(guò)程中，而目前該技術(shù)存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是如何高效去除小分子有機(jī)污染物和減緩膜污染。本研究通過(guò)制備具有催化臭氧氧化功能的陶瓷分離膜，實(shí)現(xiàn)膜分離技術(shù)與催化臭氧氧化技術(shù)的耦合，利用催化臭氧產(chǎn)生的活性氧物種降解有機(jī)污染物，提高出水水質(zhì)，減緩膜污染。

2、主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)制備介孔β型高效MnO2臭氧催化劑。為提高催化劑的比表面積，以SBA-15分子篩為模板，硝酸錳溶液為前驅(qū)體，制得具有有序孔道的介孔β型MnO2粉末。該催化劑的比表面積為142m2/g，是未使用SBA-15模板制得的二氧化錳（對(duì)照催化劑）的10倍。電子順磁共振波譜分析結(jié)果表明羥基自由基為該催化劑催化臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的主要活性氧物種，羥基自由基產(chǎn)率是對(duì)照催化劑的2倍;催化臭氧氧化降解草酸的表觀

3、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)達(dá)到0.018min-1，是對(duì)照催化劑的3倍。上述結(jié)果表明該方法所制二氧化錳具有相對(duì)較高的臭氧催化活性。
　　(2)研究基于MnO2催化劑制備催化臭氧氧化功能陶瓷膜的方法及其對(duì)二級(jí)出水深度處理的性能。采用溶膠凝膠法將臭氧催化劑二氧化錳均勻地負(fù)載到陶瓷膜表面，制備的陶瓷膜膜孔徑為50nm，孔隙率為33‰純水通量為270L/m2·h·bar。以某污水處理廠二級(jí)出水(COD為100～112mg/L)為處理對(duì)象，考察了該功能

4、陶瓷膜的處理能力:當(dāng)臭氧投加量為1mg/L時(shí)，出水COD低于50mg/L，出水通量穩(wěn)定在120L/m2·h·bar;與未負(fù)載催化劑的陶瓷膜相比，COD去除率提高了29％，膜通量提高了11％。上述結(jié)果表明催化臭氧氧化作用能夠有效提高陶瓷膜對(duì)污水COD的處理效果，增強(qiáng)陶瓷膜的抗污染能力。
　　(3)設(shè)計(jì)并組裝了以負(fù)載二氧化錳臭氧催化劑陶瓷膜為核心的催化臭氧氧化技術(shù)與陶瓷膜分離技術(shù)相耦合的中試設(shè)備，并研究了其對(duì)顏料生產(chǎn)廢水和市政污水深度

5、處理的性能。顏料生產(chǎn)廢水二級(jí)出水(COD為80～120mg/L、色度為80～100稀釋倍數(shù)、UV254為1.4～1.8cm-1、大腸桿菌為＞2.4×106MPN/L、SS為15～25mg/L)經(jīng)功能陶瓷膜處理后，出水COD低于50mg/L，色度低于30稀釋倍數(shù)、UV254約為0.8cm-1、大腸桿菌和SS無(wú)檢出;彗星試驗(yàn)證實(shí)中試出水不再具有明顯的遺傳毒性。市政污水二級(jí)出水(COD為25～45mg/L、色度為32稀釋倍數(shù)、大腸桿菌為＞2.