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        江苏铭盛环境

        腈纶废水的催化臭氧氧化法深度处置工艺

        文章出处:未知发表时间:2021-12-02 13:58:52


         

         

        图片1 

         

          腈纶是指丙烯腈或聚丙烯腈含量超越85%(质量分数)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维,因此有人造羊毛之称,其制废品具有质量轻、保暖性能良好、柔软,抗日晒、防霉蛀和牢度高的特性。我国被称为世界上最大的腈纶消费市场和腈纶消费基地,消费量约占世界的1/3。但由于在腈纶消费过程中以壬基酚聚氧乙烯醚、丙烯腈、二甲基甲酰胺、EDTA等为原料,目前处置腈纶废水的主要办法为传统的生物、物理、化学法等,经过普通的预处置组合各种生化处置工艺后,目前大多数腈纶废水并不能达标排放,因而成为了环保范畴公认的难题。臭氧具有仅比氟和羟基自在基低的氧化复原电位,为在臭氧氧化过程中产生更多的羟基自在基,需采取一系列措施,以到达去除废水中难降解有机物、降解转化有毒有害物质的目的。因而在工业废水处中有着普遍的应用,催化臭氧氧化技术成为目前国内外的研讨热点。

         

          1、实验局部

         

          1.1 仪器与试剂

         

          实验所用仪器见表1

        图片11 

         

          实验所用试剂见表2

         

        图片12 

          1.2 实验办法

         

          1.2.1 活性炭负载催化剂制备办法

         

          (1)活性炭的活化处置:将50.0g活性炭参加到浓度为65%200mL的浓HNO3溶液中。在恒温(90℃)下浸泡10h,然后用蒸馏水冲洗,至冲洗液的pH不变,然后烘干。

         

          (2)活性炭负载Ni(NO3)2的过程:取活化后的活性炭10.0g,参加到一定浓度的Ni(NO3)2溶液中浸渍,30min后过滤,置于烘箱内,在110℃直至烘干为止,制得活性炭负载镍催化剂。

         

          1.2.2实验设施

         

          实验设施如图1所示。

         

        图片13 

          整个设施分为三个局部:臭氧发作设施、臭氧反响器和尾气吸收设施。臭氧是由气泵抽空气经臭氧发作器来制得的,生成的臭氧从反响器底部进入臭氧反响器,与反响器中的废水、催化剂停止固液气三相催化臭氧氧化反响。逸出的臭氧气体经过反响器顶部的管路进入KI吸收液中,吸收多余的臭氧,防止了臭氧对环境的二次污染,同时消弭了平安隐患。处置完后的出水,从反响器顶部取出。

         

          1.2.3 实验办法

         

          反响器中放入200mL腈纶废水,调理pH,参加一定量的催化剂,实验开端前先翻开臭氧发作器预热30min,提早10min翻开气泵并开启臭氧发作器,待臭氧浓度稳定后接入反响设施开端计时,反响一定时间后,取样测定COD浓度。

         

          1.2.4 剖析办法

         

          化学需氧量(COD):快速消解法,在消解罐中分别参加3mL水样,1mL重铬酸钾,0.5mL硫酸硫酸汞,6mL硫酸硫酸银,在145℃下消解30min,待其冷却到室温后,应用紫外分光光度计在440nm下丈量其吸光度,依据规范曲线得到COD值。

         

          2、结果与讨论

         

          非均相催化臭氧氧化技术在废水处置工程中受很多要素的影响,主要要素有废水的机质浓度、温度、臭氧的投加量、pH、催化剂投加量及反响器类型等。针对本次研讨,处置对象为污水处置厂的出水,其出水水质相对来说比拟稳定,实验在室温下停止,因而不思索废水的有机质浓度以及温度的影响,探求活性炭负载镍离子催化剂催化臭氧氧化深度处置腈纶废水的影响要素。

         

          2.1 催化臭氧氧化时间的影响

         

          在臭氧效率35%,催化剂投加量1gpH=7.0的实验条件下,反响时间分别为010203040506070min,分别丈量COD去除率。剖析结果如图2所示。

         

        图片14 

          如图2,催化臭氧氧化在短时间内COD去除率就有大幅度的进步10minCOD去除率已到达9.4%,之后逐步增大,30minCOD去除率为22.2%,然后随着时间的推移,COD去除率增加减缓,40min后根本坚持不变,因而肯定最佳的反响时间为40min

         

          2.2 催化臭氧氧化中臭氧效率的影响

         

          恰当的臭氧效率不只能满足工程技术上的请求,同时又能使经济利益最大化。调查本要素时在反响时间40min,催化剂投加量1gpH=10.0,调理臭氧效率分别为25%30%35%40%45%50%55%,得到的结果如图3所示。

         

        图片15 

          如图3,随着臭氧效率的逐步增大,COD去除率逐步增大,然后趋于稳定。当臭氧效率为25.0%时,COD去除率为53.3%,当臭氧效率为40%时,COD去除率增长趋向减缓,臭氧效率为45%时,COD去除率根本趋于稳定,为79.8%。主要缘由是由于催化剂是过量的,具有充足的活性点位,臭氧效率与混合气中的臭氧分压是呈正相关的。依据亨利定律,溶液中溶解的臭氧浓度也随之增大,被催化剂催化的臭氧量也逐步增加,羟基自在基的生成数量更大,有机物的降解效果大大加强。因而COD去除效率越高,但随着臭氧效率的逐步增高,水中溶解的臭氧量逐步增加到达饱和,此时水中的臭氧浓度不是限制反响的主要要素,所以继续增加臭氧投加量对COD去除率的影响变化较小,因而,COD去除率趋于稳定。

         

          2.3 催化臭氧氧化中pH的影响

         

          实验中原水的pH7.0,在反响时间40min,臭氧效率50%,催化剂投加量1.0g,室温的实验条件下,经过氢氧化钠和盐酸调理废水的初始pH4.05.06.08.09.010.0,进而调查初始pH对非均相催化臭氧氧化效果的影响,结果如图4所示。

         

        图片16 

          如图4,当废水初始pH为酸性时,催化臭氧氧化COD去除率较低且增长迟缓,当pH6.0时,COD去除率为69.60%,当废水的pH由酸性变为碱性时,COD去除率具有十分明显的变化,突变为79.80%。在酸性条件下,催化剂外表的活性组分会和酸反响,使催化剂的外表活性遭到毁坏,形成催化剂一定水平的失活。在中、碱性条件下,催化剂的催化机理为羟基自在基反响机理,反响主要以自在基氧化为主,催化剂在催化臭氧产生羟基自在基的过程中起到协同作用,反响体系催化臭氧合成产生大量的羟基自在基,使得COD去除率明显升高。

         

          2.4 催化剂投加量的影响

         

          催化剂是负载型催化剂,金属离子负载在活性炭上,参加催化剂的质量越多,各相的接触面积越大,相同时间内参与反响的活性位点越多,反响速率被进步,但是参与反响的有机物是有限的,过多的催化剂会形成资源上的糜费,所以选择适宜的催化剂投加量是节约本钱的重要途径。因而在臭氧效率50%pH=10.0,分别投加00.51.01.52.0g3.04.0g催化剂,反响时间40min后分别丈量COD去除率,剖析结果如图5

         

        图片177.jpg

         

          如图5COD去除率随着催化剂的投加量逐步增大,然后有细微的减少。当催化剂投加量由0.5g增加为2.0g后,COD去除率由44.8%增加为83.1%,当催化剂继续投加增加到4.0g后,COD去除率减少为80.9%。主要缘由为随着催化剂投加量的增加,通入的臭氧与催化剂的接触面积增大,从而催化性能变好,处置效果更好。但随着催化剂的逐步增加,催化剂堆积于底部,布气系统变差,影响臭氧与催化剂的接触,因而存在一个最佳的催化剂投加量,为2.0g

         

          2.5 催化臭氧氧化中催化剂寿命的研讨

         

          为了在工艺中发挥最大的作用,也同时做到经济利益最大化,本次实验经过对催化剂的运用寿命停止了研讨。

         

          从图6中能够看出:在催化剂反复运用6次后,对废水中的COD去除率根本坚持不变,在催化臭氧氧化六次之后,COD去除率才有明显的降落。

         

        图片18 

          标明本实验所采用催化剂具有制备简单,本钱低廉,高去除率,运用寿命长等优点,是一种适用、有效的催化剂,具有很好的工程实践应用前景。

         

          3、结论

         

          (1)以活性炭为载体,采用浸渍法制备Ni/C催化剂,在臭氧氧化腈纶废水技术中起到较好的催化促进作用。

         

          (2)在臭氧效率50%,催化剂投加量2gpH=10.0,催化臭氧氧化时间40min的实验条件下,对腈纶废水的处置效果最好,COD去除率为83.1%

         

          (3)非均相催化剂-活性炭负载镍离子催化剂具有一定的运用寿命,是一种经济适用催化剂。

         


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