非均相催化濕式氧化法處理苯酚廢水研究.pdf

1、本課題通過添加稀土元素Ce和La制備Mn-Ce-La復合型催化劑，并在催化濕式氧化中以苯酚模擬廢水為處理對象，得到了好的污染物去除率，催化劑顯示了較好的催化活性。研究中采用浸漬法制備固體顆粒催化劑，載體為商業(yè)用γ-Al2O3，考察了復合催化劑的最佳制備條件，并用 SEM和 XRD 等手段進行了表征。同時研究還考察了非均相催化氧化的操作條件：溫度、pH、攪拌速率，催化劑投加量等對污染物處理效果的影響，得到最佳的工藝條件。 以γ-A

2、l2O3球為載體采用分步浸漬法制備了錳、鈰和鑭組合的不同復合金屬催化劑，結果表明La和Ce的添加大大提高了催化劑MnO2/γ-Al2O3的催化活性，由催化劑的表征可能是由于La和Ce的氧化物起到了結構助劑和電子助劑的作用，使得Mn的分散性提高而催化效果提升。 在催化劑的考察過程中，通過三因素三水平的正交實驗探討了焙燒溫度和焙燒時間對錳鑭復合金屬催化劑催化效果的影響，確定最佳焙燒溫度（對Mn浸漬后為450℃，稀土元素浸漬后為350

3、℃）和焙燒時間（3小時）。同時考慮錳鈰鑭多組分浸漬，多組分浸漬方式和順序，以及浸漬液濃度對催化效果的影響，得出的結論是多組分浸漬中是錳鈰鑭復合催化劑效果最好，其浸漬方法是順序浸漬得到的催化劑效果要比混合浸漬的效果好，分步浸漬的順序為先浸漬鑭，在最佳條件下焙燒，再浸漬鈰在最佳條件下焙燒，最后浸漬錳在最佳條件下焙燒制得。也考察了在不同浸漬溶液濃度下浸漬所得催化劑的催化效果，發(fā)現(xiàn)浸漬濃度為1.0mol/L時較為經濟。在對苯酚模擬廢水的處理中，

4、催化效果比無催化劑時要高出很多。對于催化效果的提高，也用SEM和XRD的表征方法證明，也有可能是催化劑活性粒子尺寸減小，氧空位增加而造成的。加入La2O3、CeO2后，La2O3可以進入到 CeＯ2的晶格中，共同作用形成一種 La2Ｏ3-CeO 2固相復合物，促進Ce在A12O3上的分散度的同時也促進了后加入的Mn的分散度提高；另外也可能由于 La3+的價態(tài)低于 Ce4+，使 CeO2晶格中的氧空位增多表面氧空位增加，這有利于在催化反應

5、過程中，將晶格表面缺位部分作為活性中心或反應中心，從而提高催化活性。 在已確定反應溫度和壓力的條件下，考察了MCL型（MnO2–CeO2–La2O3/γ-Al2O3）催化劑的性能，探討了MCL型催化劑投加量，反應攪拌速率和反應pH等條件對模擬廢水污染物去除率的影響，得到最佳的催化劑投加量為10-15g/L，最佳攪拌速率為250-300rpm，反應pH應維持反應正常狀態(tài)而不用調節(jié)，在這些最佳條件下，催化劑顯示了較好的催化活性，與不

6、加催化劑的空白實驗相比，CODCr去除率提高明顯。 實驗試圖通過調節(jié)進水的pH值提高反應處理率。討論了進水pH值對 CODCr去除率的影響，結果表明隨進水pH值的增加 CODCr去除率逐漸降低，并且當pH值 11左右時 CODCr去除率急劇下降。原因是在堿性條件下，催化劑的表面帶有負電荷，氧化的中間產物短鏈酸的陰離子由于電子靜電屏障，不容易在催化劑表面吸附。不利于氧化反應的進行。因此通過調節(jié)進水pH來改進催化效果和提高反應處理率