紫外催化氧化處理高濃度難降解化學(xué)鍍廢液研究.pdf

1、表面處理是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個(gè)基礎(chǔ)行業(yè)，而化學(xué)鍍是表面處理的一個(gè)基礎(chǔ)工藝，在航空航天、石油化工、電子、機(jī)械、紡織等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，周期性報(bào)廢的化學(xué)鍍槽液通常具有污染物濃度高、成分復(fù)雜以及處理難度大等特點(diǎn)，排放到環(huán)境中對(duì)人們的生活環(huán)境危害極大，所以它的無(wú)害化處理一直是環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。紫外光具有應(yīng)用過(guò)程清潔綠色、不會(huì)引入二次污染、不影響水質(zhì)等特點(diǎn)。本文將高強(qiáng)短波紫外引入催化氧化工藝中，以清潔的H2O2為氧化劑，并利用廢液自身

2、含有的重金屬作為催化劑來(lái)氧化廢液中的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)以廢治廢的目的，或者對(duì)于有回收價(jià)值的污染物實(shí)現(xiàn)回收利用，變廢為寶。論文深入研究了各實(shí)驗(yàn)條件對(duì)催化氧化效果的影響，并對(duì)紫外催化氧化工藝氧化降解高濃度污染物的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　在比較低壓、中壓、高壓以及高強(qiáng)短波紫外光源的光電特性的基礎(chǔ)上，對(duì)不同紫外光源參與的紫外催化氧化工藝處理苯酚模擬廢液的降解效果進(jìn)行了對(duì)比，分析了各紫外燈應(yīng)用于高濃度廢液處理的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定了新開(kāi)發(fā)的含1

3、85 nm真空波段的球形高強(qiáng)紫外燈為適合應(yīng)用于紫外催化氧化工藝的紫外光源。從利用廢水自身所含重金屬離子作為催化劑來(lái)氧化有機(jī)污染物的角度考慮，在高強(qiáng)短波紫外參與下，得出了六種常見(jiàn)重金屬催化性能由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镕e2+>Cu2+>Ni2+>Mn2+>Co2+>Pb2+，其中，認(rèn)為Fe2+，Cu2+，Ni2+，Mn2+四種過(guò)渡金屬應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的可能性最大。
　　化學(xué)鍍鎳是最為典型的一種化學(xué)鍍工藝，其廢液中不僅含有高濃度鎳離子和有機(jī)

4、污染物，而且含有高濃度的次磷酸鹽和亞磷酸鹽。首先研究了高強(qiáng)短波紫外與H2O2聯(lián)合工藝氧化次磷酸鹽和亞磷酸鹽的效能。結(jié)果顯示，單獨(dú)紫外光或H2O2即使處理90 min，對(duì)次磷酸根和亞磷酸根的氧化效果也很微小，而UV/H2O2工藝可以在30 min內(nèi)將其完全氧化，分析主要反應(yīng)機(jī)理是紫外光解H2O2產(chǎn)生強(qiáng)化性的羥基自由基（·OH）對(duì)次磷酸根和亞磷酸根的氧化。在研究處理模擬配水的基礎(chǔ)上，考察了UV/H2O2工藝對(duì)含有2.50 mmol/L次磷、

5、6.23 mmol/L亞磷以及580 mg/L COD的實(shí)際化學(xué)鍍鎳清洗廢水的處理效能，在實(shí)驗(yàn)參數(shù)為H2O2投加量為總磷摩爾濃度的7倍，并采用連續(xù)投加方式，pH值采用原始值5.5的條件下，處理20 min和60 min分別實(shí)現(xiàn)了次磷酸根和亞磷酸根的完全氧化，總共經(jīng)過(guò)90 min的處理，廢水中90％的COD也可被氧化去除?；瘜W(xué)鍍鎳廢槽液比清洗廢水中的污染物濃度要高出幾十倍， UV/H2O2對(duì)其的處理效果已經(jīng)很有限。為了在處理污染物的同時(shí)實(shí)

6、現(xiàn)其中磷資源的回收，本文采用紫外芬頓法處理化學(xué)鍍鎳廢液，結(jié)果顯示，其不僅對(duì)化學(xué)鍍鎳廢液表現(xiàn)出很好的處理效果，而且處理過(guò)程中回收了金屬鎳和高純度的納米級(jí)磷酸鐵。后續(xù)開(kāi)展的中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不僅中試裝置運(yùn)行非常穩(wěn)定，而且折減去運(yùn)行成本后，處理每噸廢液產(chǎn)生的利潤(rùn)將近1000元，可取得很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　利用化學(xué)鍍銅廢液中含有的銅離子作為催化劑，在只加入H2O2的情況下，通過(guò)高強(qiáng)短波紫外來(lái)催化氧化其中的有機(jī)污

7、染物。首先用 EDTA配水模擬化學(xué)鍍銅廢液中的典型有機(jī)污染物，研究紫外促進(jìn)銅催化氧化高濃度 EDTA的特性，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，Cu2+/H2O2、UV/H2O2以及UV/Cu2+/H2O2三種工藝經(jīng)過(guò)180 min的處理，對(duì)COD的去除效率分別為10%、44.6%和76.5%，UV/Cu2+/H2O2工藝對(duì)EDTA具有最好的氧化效果。然后利用化學(xué)鍍銅廢液自身含有的高濃度銅作為催化劑，采用紫外催化氧化工藝處理實(shí)際的化學(xué)鍍銅廢液，結(jié)果顯示，無(wú)

8、需再額外加入銅催化劑，處理180 min COD去除率可達(dá)到82.4%，驗(yàn)證了預(yù)想的自催化氧化方案的可行性。
　　本文以化學(xué)鍍鎳廢液和化學(xué)鍍銅廢液為例，研究了高強(qiáng)短波紫外參與的紫外催化氧化工藝對(duì)化學(xué)鍍廢液的處理效果和作用機(jī)理?；瘜W(xué)鍍鎳廢液處理過(guò)程中，以次磷酸鹽和亞磷酸鹽催化氧化反應(yīng)為核心闡明了聚合沉淀機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了高濃度磷的資源化利用?；瘜W(xué)鍍銅廢液處理過(guò)程中，提出了以自身所含重金屬銅為催化劑進(jìn)行自催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢液無(wú)害化的新工藝。最后