微波輔助低溫低壓濕式催化氧化處理高濃度有機(jī)廢水的研究.pdf

1、濕式催化氧化技術(shù)是處理高濃度難降解有機(jī)廢水的有效方法。但因其需要較高的操作條件(高溫、高壓)，給設(shè)備建造和安全運(yùn)行等帶來諸多問題，在很大程度上限制了該工藝的實際應(yīng)用。對此，本論文采用一種新的工藝--通過微波輔助在(相對于傳統(tǒng)的濕式催化氧化條件)低溫(<200℃)低壓(<2.0 MPa)條件下，以活性炭為催化劑，氧氣或過氧化氫為氧化劑，在固定床微波反應(yīng)器內(nèi)間歇式的處理高濃度有毒有害難降解的有機(jī)廢水，如苯酚溶液、煉油廢水和制藥廢水，來考察這

2、種新工藝的實用性與可行性。獲得的主要結(jié)果如下： 在微波輔助催化濕式氧化處理苯酚溶液的實驗中，考察了濃度為20000 mg/L的苯酚溶液的處理情況，通過對反應(yīng)溫度、氧分壓、活性炭用量和微波功率等不同工藝參數(shù)的考察得出了反應(yīng)最佳實驗條件。結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為150℃，氧分壓為0.8 MPa，GAC催化劑投加量為5wt％，660 W微波功率的條件下，91.5％的苯酚能夠被降解，TOC總?cè)コ蔬_(dá)到73.3％，可生化性(BOD5/COD

3、)由最初的0.04提高到0.36。產(chǎn)物分析結(jié)果表明，在微波輔助催化濕式氧化降解苯酚過程中，對二苯酚、鄰二苯酚、苯醌和馬來酸能是主要降解產(chǎn)物，微波高溫?zé)峤夂脱趸纸庾饔猛瑫r存在于苯酚的降解反應(yīng)過程中。 在處理煉油廢水的實驗中，增加了一步帶壓曝氣工藝。實驗表明，向溶液內(nèi)部施加曝氣，增加了氧氣由氣相向液相傳質(zhì)的速率，使得煉油廢水中COD的去除率有進(jìn)一步的提高。當(dāng)曝氣流量為0.02 m3/h，反應(yīng)溫度為150℃，氧分壓為0.8 MPa，

4、GAC催化劑投加量為5wt％，660 W微波功率的條件下，煉油廢水中COD的去除率達(dá)到91.8％，可生化性由最初的0.08提高到0.47。其中反應(yīng)溫度、氧分壓、GAC催化劑的投加量以及微波功率都對COD的去除率有一定影響。 水和活性炭的微波升溫實驗表明，微波輻照下活性炭的快速升溫使其與周圍水相之間產(chǎn)生溫度梯度，致使水升溫速度加快?；钚蕴吭谖⒉ㄝ椛湎驴焖偕郎氐男阅転槠湓诖呋^程中局部達(dá)到高溫提供可能，而高溫是濕式催化氧化中OH產(chǎn)生

5、的必需條件。 在研究溶液蒸發(fā)量的實驗中，分別考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力以及微波功率對溶液蒸發(fā)量的影響。由于反應(yīng)裝置是一密閉容器，并且外界所施加的壓力大于溶液的飽和蒸汽壓，因此在實驗過程中溶液的蒸發(fā)量很少。在采用優(yōu)化的工藝參數(shù)對溶液處理后，溶液內(nèi)部的蒸發(fā)量小于5％，而且這部分蒸發(fā)量基本保留在反應(yīng)器內(nèi)部。 對于COD濃度更大(80254 mg/L)、更難降解的制藥廢水，本文采用了過氧化氫微波輔助濕式催化氧化法。即向反應(yīng)體系中加

6、入一定量的過氧化氫作為氧化劑，并通過微波輔助進(jìn)行濕式催化氧化。結(jié)果表明，當(dāng)過氧化氫的投加量為0.3 mol/L，反應(yīng)溫度為160℃，氧分壓為0.8 MPa，GAC催化劑投加量為5 vvt％，660 W微波功率的條件下，經(jīng)過30 min的處理，其COD的去除率可達(dá)到85.2％，可生化性由最初的0.06提高到0.42。能量衡算表明，微波輔助催化濕式氧化工藝適用于高濃度有機(jī)廢水的處理，如果能將微波能和熱交換系統(tǒng)有效的結(jié)合可顯著降低經(jīng)濟(jì)成本，增