催化超臨界水氧化法處理香料廢水的研究.pdf

1、針對難降解、高濃度有機(jī)廢水存在的處理成本高、難生化降解、處理效率低等問題，本文提出用超臨界水氧化技術(shù)來處理這一類廢水。以實(shí)際香料廢水為研究對象，以過氧化氫為氧化劑，在蒸發(fā)壁式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行了非催化和均相催化超臨界水氧化試驗(yàn)。研究反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、停留時間及催化劑的種類和用量等因素對香料廢水中有機(jī)物的降解情況，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，建立了香料廢水在超臨界水中氧化反應(yīng)的動力學(xué)方程;分析提出了香料廢水中有機(jī)物在超臨界水中的氧化降解路徑。

2、>　　 在超臨界水中添加Cu2+或Mn2+催化劑后有機(jī)物的去除效率與無催化劑時相比有較大的提高，并且隨著催化劑濃度的提高，有機(jī)物COD與TN的去除率也越大。但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的去除效果后，繼續(xù)增加催化劑濃度，其轉(zhuǎn)化效率提高幅度減少。反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和反應(yīng)時間對廢水中有機(jī)物COD、TN的去除也有較大影響。香料廢水中COD、TN的去除率隨催化劑濃度、反應(yīng)溫度和壓力的升高和停留時間的延長而提高。以Mn2+為催化劑，反應(yīng)溫度440℃，壓力為25M

3、Pa，停留時間50s時，COD去除率均可達(dá)到99％以上，顯示出催化超臨界水氧化技術(shù)的高效性。
　　 在催化超臨界水氧化處理廢水的過程中，對于含氮有機(jī)物的去除并不理想，TN的去除效率較COD去除率低，并且總氮中的氮元素有并沒有全部直接轉(zhuǎn)換為N2和N2O，其中一部分只轉(zhuǎn)換為NH3-N，并且由于NH3-N較難降解，使得出水中氨氮的濃度隨著反應(yīng)溫度的上升而上升。
　　 通過對香料廢水有機(jī)物SCWO和CSCWO排放氣體的測定，發(fā)現(xiàn)

4、排放氣體中含有CO2、CO、N2、NOx等氣體，其中CO2、N2占大部分，NOx、SO2很少。
　　 通過GC-MS技術(shù)對超臨界水氧化香料廢水的產(chǎn)物進(jìn)行分析，探討香料廢水中有機(jī)物在超臨界水中氧化降解路徑。研究結(jié)果表明，香料廢水中的有機(jī)物在超臨界水氧化降解的過程中，2，3，5-三甲基吡嗪、對氨基苯酚以先開環(huán)生成單環(huán)的中間產(chǎn)物，然后進(jìn)一步氧化降解為短鏈羧酸類物質(zhì)，最終氧化生成CO2和H2O的路徑為主，與此同時，也存在著中間產(chǎn)物或自由

5、基之間的橫向反應(yīng)，如耦合、水解、取代等，但這些副產(chǎn)物也將經(jīng)苯甲酸、苯酚氧化成為最終產(chǎn)物CO2和H2O。
　　 本文還對香料廢水在超臨界水氧化中的COD去除動力學(xué)進(jìn)行了研究，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別得到了香料廢水超臨界水氧化反應(yīng)的動力學(xué)方程表達(dá)式以及反應(yīng)活性能和反應(yīng)級數(shù)的值。
　　 香料廢水的反應(yīng)活化能:Ea=52.36kJ.mol-1(無催化劑)、30.12kJ.mol-1(Cu2+催化劑)、27.47kJ.mol-1(

6、Mn2+催化劑);指前因子A=6.72s-1(無催化劑)、4.61(Cu2+催化劑)、3.92(Mn2+催化劑);有機(jī)物反應(yīng)級數(shù):1.21級（無催化劑）、0.92級(Cu2+催化劑)、0.89級(Mn2+催化劑);氧化劑反應(yīng)級數(shù):0.13級（無催化劑）、0.11級(Cu2+催化劑)、0.11級(Mn2+催化劑)。
　　 有機(jī)物的反應(yīng)級數(shù)接近1，氧氣的反應(yīng)級數(shù)小于1而接近0，香料廢水在CSCWO中的活化能比在SCWO中的活化能低，