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催化臭氧氧化工艺深度处理印染废水

时间:2017-5-12 9:49:00   来源:中国印染网   添加人:admin

  催化臭氧氧化工艺深度处理印染废水郭春芳(山东丝绸纺织职业学院,山东淄博255300)采用自制MnO2基催化剂进行催化臭氧氧化处理印染废水的试验。考察了O3输出量、催化剂用量、废水pH、反应时间等对废水处理效果的影响。通过单因素。

  1一氧气瓶;2―玻璃流量计;3―臭氧发生器;4一自制玻璃反应器;5―搅拌器;6―吸收瓶。

  实验装置臭氧发生器制备3气体,通过调节流量计控制3的输出量。反应过程中保持气体流量为20L/h,实验处理的废水量为800mL.实验前需用蒸馏水反复冲洗反应器,以免器壁上的污染物影响测定结果。反应前加入一定量的自制皿。02基催化剂,并调节废水pH.反应一定时间后取样测量水样中的COD,并计算COD的去除率,以表征催化剂对催化臭氧氧化废水的效果。

  2结果与讨论2.1 03输出量的影响3的输出量对处理效果有重要影响。控制发生器使3输出量分别为1.96、2.29、2.61、2.94mg/min,催化剂的投加质量为3.6g,不调节废水pH,总反应时间为50min,每隔10min取1次样,分别测定其COD,计算COD的去除率,结果见。

  由可知,当O3的输出量为2.61mg/min时,COD的去除率已达到72.26%,与45%时的73.32%已较为接近,且水质已达到了环保排放和回用的要求;随着O3输出量的增加,COD去除率的升高趋势变缓,这说明O3的传质速率下降,开始影响催化氧化反应速率,成为反应的控制步骤。基于成本和处理效果的双重考虑,故本实验3输出量在40%为最佳。

  2.2催化剂用量的影响催化剂用量对催化臭氧氧化反应影响较大。控制O3的输出量为2.61mg/min,不调节废水pH,反应时间为50min,催化剂的投加质量分别取1.2、2.5、3.6、4.9、6.1g进行实验,分别测定其COD,并计算COD的去除率,结果见。

  由可知,开始随着催化剂用量的增加,COD的去除率逐渐增大,并在4.9g时达到最大,为74.87%,继续增加催化剂的用量时,COD的去除率反而减小。当催化剂用量较少时,催化反应的活性点较少,吸附臭氧和反应物的量也少,致使处理效果不明显;随着催化剂用量的增加,催化反应的活性点增多,吸附臭氧和反应物的量也相应增多,COD的去除率逐渐增大,处理效果明显;但随着催化剂用量的继续增大,催化剂颗粒越来越多,臭氧在废水中的小气泡间凝聚汇集,导致传质速率下降,影响了臭氧和反应物的反应速率,致使COD的去除率减小,处理效果下降。因此本实验催化剂的合适投加质量为时间/min 2.3废水pH的影响废水pH不同时,O3的氧化反应机理也不同,对处理效果会产生影响。控制O3的输出量为2.61mg/min,催化剂的投加质量为4.9g,废水初始pH分别取3.0、6.4、9.0、12.0,总反应时间为50爪,每隔10爪取1次样,分别测定其COD,并计算COD的去除率,结果见。

  时间/min废水pH对COD去除率的影响由可知,随着废水pH的增加,COD的去除率总体呈上升趋势,且MnO2基催化剂催化臭氧氧化反应在碱性条件下的催化效果较酸性条件明显。

  这是因为臭氧氧化通常包括直接反应和间接反应,pH>6.0时,臭氧氧化以间接反应为主,臭氧分解产生了氧化性更强的。OH,从而加快了氧化反应速率,提高了处理效果。同时从图上可以看出,pH在6.4、9.0、12.0时,同样条件下的COD去除率较为接近,综合考虑处理效果、出水盐度和运行成本,本实验无需对废水的pH进行调节,即废水pH=6.4最佳。

  2.4反应时间的影响反应时间既影响处理效果,也影响实际运行成本的高低。控制O3的输出量为2.61mg/min,废水初始pH=6.4,催化剂的投加质量为4.9g,分别在反应时间为10、20、30、40、50、60、70、80、90min时取样,测定其COD,并计算COD的去除率,结果见。

  率增加最快,反应20~50min后,COD去除率增加趋势稍有下降;当反应时间超过50min后,曲线趋于平缓,COD的去除率基本不变;且反应50min时,COD的去除率已达到74.87%,即处理后废水的COD为22.82mg/L,已达到了印染废水环保排放和回用的要求。考虑到运行成本,本实验确定合适的反通过实验比较了单独催化剂、单独臭氧、催化剂+臭氧对印染废水COD的去除效果。实验中,控制03的输出量为2.61mg/min,废水初始pH=6.4,催化剂的投加质量为4.9g,反应时间为50min,分别测定其COD,并计算COD的去除率,结果表明单独催化剂、单独臭氧、催化剂+臭氧条件下,COD的去除率分别为16.31%、40.17%、74.87%,证明催化剂对臭氧氧化体系有显著的催化效果,表明自制MnO2基催化剂在催化臭氧氧化处理印染废水中有明显的应用优势。

  3结论以Y-Al2O3为载体,以催化活性较高的MnO2为活性成分,采用掺加法制备MnO2基催化剂,该催化剂强度高,耐磨性好,催化性能好。

  通过单因素实验确定了自制MnO2基催化剂催化臭氧氧化印染废水的最佳反应条件为:O3的输出量为2.61mg/min,催化剂的投加质量为4.9g,废水pH=6.4,反应时间为50min.对比实验表明,当自制的MnO2基催化剂用于臭氧氧化处理印染废水时,催化臭氧氧化体系对COD的去除率超过了单独臭氧氧化体系和单独催化剂体系,这进一步证明了自制MnO2基催化剂对臭氧具有良好的催化性能。