煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明:活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_xNiO_x/γ-Al_2O_3催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2:1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3臭氧催化氧化的_η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Ak_2O_3催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)~(-1)、催化剂投加量为100 g·L~(-1)废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L~(-1)。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4非均相臭氧催化对页岩气钻井废水的深度处理

采用热缩聚合成法、水热法制备Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4三元复合催化剂。利用XRD和SEM对其进行结构表征,并考察催化剂用量、废水pH、臭氧投加量等因素对页岩气钻井废水深度处理效果的影响。结果表明,Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4三元复合催化剂中,立方晶型Ag_3PO_4、纳米纤维状MnO_2与经模板剂制得的管孔状g-C_3N_4成功复合,改变了其晶面的有序性并增大了比表面积。通过复合提高了Ag_3PO_4的稳定性及其与MnO_2协同作用对臭氧的催化活性。在催化剂投加量为0.5g·L~(-1),废水pH为11,臭氧投加量为3.2mg·min~(-1),反应时间为40min的条件下,对预处理后的页岩气钻井废水(COD含量为1076mg·L~(-1))COD的去除率为85.1%,该复合催化剂重复使用5次后仍保持良好的活性和稳定性。     

铜氧化物/D851树脂催化臭氧氧化降解双酚A

通过Cu(NO_3)_2·3H_2O对螯合树脂D851进行沉淀改性,采用SEM观察、EDS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后螯合树脂进行了表征;研究了改性前后螯合树脂在不同反应体系对双酚A的降解效果及环境因素对CuO_x/D851催化臭氧氧化双酚A性能的影响;探讨了改性螯合树脂催化臭氧化降解双酚A的机理。结果表明:Cu(NO_3)_2·3H2_O对螯合树脂D851改性后,螯合树脂的表面形态,铜离子含量都有所改变;通过正交实验得出CuOx/D851树脂催化剂的最佳制备工艺是pH为8、活性组分浓度为337.5 mmol·L~(-1)、负载温度为70℃、反应时间为10 h;单因素法研究表明,在最佳条件臭氧投加量为8.4 mg·L~(-1)、催化剂投加量为0.6 g·L~(-1)、废水进样流量为4 mL·min~(-1)、双酚A初始浓度为10 mg·L~(-1)、初始pH为7,双酚A的降解率可达86.71%;在改性螯合树脂催化臭氧化体系中,改性后螯合树脂主要通过羟基自由基-直接臭氧氧化协同作用极大地提高了对BPA的降解率。     

臭氧/活性炭/真空紫外光联用处理甲基肼废水的影响因素

研究比较了臭氧氧化(O3)、臭氧/活性炭氧化(O3/AC)、真空紫外/臭氧(VUV/O3)、真空紫外/臭氧/活性炭氧化(VUV/O3/AC)对甲基肼废水的处理效果,以甲基肼和COD去除率为指标,其中VUV/O3/AC最为有效。考察了活性炭投加量、臭氧投加量、初始pH值和活性炭使用次数等因素的影响。结果表明,反应最佳工艺条件为臭氧投加4.2 mg·min~(-1)、pH值为9.60、活性炭投加量为6 g·L~(-1)。反应60 min,甲基肼去除率可达99.3%,COD去除率可达75.7%。同时,探究了活性炭的重复使用效果,分析了反应过程的中间产物。     

铁基催化剂催化臭氧深度处理煤化工废水

使用新型铁基催化剂催化臭氧氧化,深度处理煤化工废水的生化出水。通过XRD、FTIR技术分析,确定了催化剂主要成分为FeOOH。考察了pH值、催化剂投加量、臭氧投加量对催化效果的影响,结果表明:当pH为7.0、催化剂量为200g·L~(-1)、臭氧投加量为10.7 mg·min~(-1)时,催化效果显著,COD去除率可达(66.2±1.7)%,而单独臭氧氧化为(47.6±2.6)%;TOC去除率可达(58.4±2.1)%,比单独臭氧氧化的(28.8±1.9)%,提高了近1倍。使用EPR技术直接验证、HCO_3~-为自由基淬灭剂间接验证,均证明羟基自由基是催化效果的主要原因。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L~(-1)、臭氧进气量为600 mL·min~(-1)、催化剂用量为1 g·L~(-1)、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L~(-1)降至125 mg·L~(-1),BOD_5/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L~(-1)、平均NH_4~+-N为12 mg·L~(-1)、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH_4~+-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH_4~+-N分别为46 mg·L~(-1)和4.1 mg·L~(-1),出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH_4~+-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

镀镍漂洗废水中有机物的臭氧氧化处理研究

用臭氧氧化处理镀镍漂洗废水中的有机物,主要考察pH、臭氧投加量、废水初始COD浓度、温度等因素对处理效果的影响,并对反应机理进行初步的探讨.实验结果表明,废水的COD去除率随pH的增大而升高,比较适宜的pH为6～7;适当地增加臭氧投加量有利于提高COD去除率;在一定温度范围(15～35℃)内,提高反应温度有利于废水中有机物的降解;当臭氧投加量为20 mg/(min·L),对于初始COD为56 mg/L、pH 6.5的实际镀镍漂洗废水,在25 ℃的条件下氧化100min,出水COD降至10mg/L,COD去除率达到82%;在臭氧氧化镀镍漂洗废水的反应中,部分有机物的降解是在Ni2 的催化下由臭氧分解生成氧化能力更强的自由基来完成.臭氧氧化可作为镀镍漂洗废水处理回用的预处理工艺.     

臭氧-活性炭组合工艺深度处理垃圾渗滤液MBR出水

以垃圾渗滤液MBR出水为研究对象,采用臭氧-活性炭组合工艺对其进行深度处理。相比单一臭氧处理和单一活性炭吸附,臭氧-活性炭组合工艺能提高COD及NH_3-N的去除率,并且显示出良好的协同作用。实验中利用三维荧光光谱和凝胶色谱对水质进行分析,同时考察了活性炭种类及预处理方式、活性炭用量、pH及臭氧浓度对COD及NH_3-N去除率的影响。结果表明:pH=4.54、臭氧浓度为1.34 mg·min~(-1)、活性炭投加量为10 g·L~(-1)、臭氧处理时间为30 min、活性炭吸附时间为180 min,当垃圾渗滤液MBR出水COD为1 550 mg·L~(-1),NH_3-N为75 mg·L~(-1)时,经处理后,COD浓度为93 mg·L~(-1),NH_3-N浓度为12 mg·L~(-1),COD的去除率达到94%,NH_3-N的去除率达到84%,实现了垃圾渗滤液MBR出水的达标排放。pH对污染物的去除有较为明显的影响,高pH有利于NH_3-N的去除,但是过高的pH不利于COD的去除。同时,提高臭氧和活性炭的投加量能明显提高COD及NH_3-N的去除率。     

臭氧/过氧化氢氧化活性红X-3B的实验研究

采用臭氧/过氧化氢氧化技术对活性红X-3B模拟染料废水进行处理。考察和优化了连续曝气实验条件下臭氧投加流量、反应时间、初始pH、过氧化氢投加量等因素对活性染料废水处理效果的影响。结果表明,最佳操作参数为反应时间60min、pH 10.25、臭氧投加量250mg/(L·h)、过氧化氢投加量36mg/L。在此条件下,COD去除率达到70.09%,色度去除率达到99.95%,BOD5/COD由初始的0.04提高到0.32,废水可生化性得到较好改善。     

林可霉素制药废水的臭氧氧化处理

考察了臭氧氧化对林可霉素的效价削减效果。在初始抗生素浓度为100 mg·L~(-1)时,林可霉素效价削减50%所需消耗的臭氧量为0.118 mg·mg~(-1)抗生素,降解过程符合一级降解动力学特征。进一步采用林可霉素实际废水考察了污水化学需氧量(COD)和pH对抗生素臭氧氧化处理的影响,发现废水的COD每增加100 mg·L~(-1),则单位抗生素实现50%削减需要增加的臭氧量约为1.64 mg。碱性条件下,臭氧可催化分解生成羟基自由基等活性基团而加速林可霉素的降解。同时,臭氧氧化后林可霉素生产废水的厌氧可生化性提高了98.51%。研究结果可以为林可霉素生产废水的处理技术选择提供参考。     

UV-Fenton光催化法深度处理紫胶漂白废水

采用UV-Fenton联合的方法处理紫胶漂白废水,单因素实验研究了H_2O_2用量、FeSO_4用量、反应时间和初始pH值对紫胶漂白废水降解的影响,并通过数学回归模型和响应曲面法优化得到UV-Fenton深度处理紫胶漂白废水的最优条件:初始pH值5.0,H_2O_2用量49 g·L~(-1)、FeSO_4用量2.6 g·L~(-1)、反应时间为4 h。经最优工艺条件深度处理后的紫胶漂白废水COD、BOD_5、悬浮物、色度、总氮和总磷分别降低至48 mg·L~(-1)、32 mg·L~(-1)、27.3 mg·L~(-1)、24 NTU、0.027 mg·L~(-1)、0.021 mg·L~(-1),除BOD5稍高外,其余指标均达到污水综合排放一级标准。在最优条件下,以紫胶漂白废水COD值和COD去除率为指标的降解动力学模型可分别表示为:lny=0.034 98+0.001 85x+6.898×10~(-6)x2和z=95.36-92.78×0.9706t。由动力学方程可看出,废水COD值在反应开始的前2 h内,降低幅度接近90%,且以反应开始时最为剧烈,随着反应的进行,反应剧烈程度迅速减弱。     

Mn_3O_4催化臭氧化处理钻井废水

采用锰系氧化物对钻井废水进行催化臭氧化处理,考察了不同初始pH、催化剂投加量以及臭氧投加量等因素对COD去除率的影响,探讨了Mn3O4表面电荷情况、化学吸附特性及催化臭氧产生·OH机理。结果表明,在初始pH为12,催化剂投加量为5g/L,臭氧投加量为18 mg/min,反应时间为20 min时,Mn3O4较Mn O2和单独臭氧氧化去除COD的效果更明显;Mn3O4的表面带负电荷,发生了水合羟基化过程,且Mn3O4与钻井废水中的污染物产生了化学吸附;臭氧与锰原子形成σπ-键合吸附于Mn3O4表面,经π*轨道能级的下降而进入活化状态,最终导致吸附于Mn3O4表面的OH-与臭氧相互作用产生·OH。     

电解催化氧化法废水处理机制研究

采用电解催化氧化法(electrochemical enhanced catalytic oxidation reaction)处理某高浓度有机废水(COD约10 000mg·L~(-1)),该工艺主要包括电解反应、催化氧化反应以及催化氧化反应后废水内循环进行电解反应等过程。开展了不同因素对废水COD降解效率影响的研究,并对反应降解机制和反应动力学进行了探讨。结果显示,内循环设计结合H_2O_2溶液投加量逐步增加的方式,使得体系在420 min反应时间内均保持着不断削减COD的能力。当FeSO_4·7H_2O初始投加量为0.6 g·L~(-1)、回流比R为0.5时,COD减少量可达9 340 mg·L~(-1)。反应过程中工作电流I及氧化还原电势ORP监测值的不断波动表明反应体系中有机物不断被降解,氧化还原环境不断地变化。该工艺耦合电解氧化和Fenton技术,协同因子约为1.48,且可极大提高废水混凝性能,反应60 min后经废水混凝处理可使COD去除率由4.27%提高至26.21%。     

响应面法优化催化臭氧氧化处理邻苯二甲酸二甲酯废水的研究

采用浸渍法制备负载铁锰氧化物的活性炭催化剂,并用其催化臭氧氧化处理邻苯二甲酸二甲酯(DMP)废水。利用响应面法(RSM)对催化臭氧氧化处理的工艺参数进行优化,以DMP废水的COD去除率为响应值,初始pH、催化剂投加量和臭氧通量的水平编码为自变量,建立了COD去除率与3个自变量的二次多项式回归方程。结果表明,二次多项式回归方程的F为15.660,P0.000 1,相关系数R2为0.933 7,说明该模型可以较好地模拟催化臭氧氧化处理DMP废水的效果。优化得到最佳的工艺参数为臭氧通量5.0L/min、催化剂投加量25.0g、初始pH=4.8,在此条件下处理60min后,DMP废水的COD去除率平均值为82.1%,与预测值84.3%接近。     

粉煤灰负载铁离子催化氧化活性黄染料废水

以粉煤灰为载体,制备铁/粉煤灰负载型催化剂,并利用该催化剂催化H2O2氧化降解活性黄染料废水,探讨了H2O2投加量、催化剂投加量、染料初始浓度和初始pH值等因素对染料废水COD去除率和脱色率的影响。结果表明,当染料废水COD初始浓度为200 mg/L,初始pH值为1.7,投加0.5 g/100 mL催化剂及加入1.0 mL浓度为1.13 mol/L的H2O2溶液时,处理效果最好,此时染料废水的COD去除率和脱色率分别达到63%和99%,并且废水的可生化性得到很大的提高。利用该负载催化剂能够有效地减少活性黄染料废水中Fe3+的残留量。     

臭氧催化氧化处理化学镀镍废水

采用臭氧催化氧化工艺处理化学镀镍废水,以Fe2O3-TiO2-MnO2/A12O3作为臭氧催化剂,考察了不同反应条件下臭氧催化氧化对化学镀镍废水的影响。结果表明,在初始pH为9,臭氧投加量为300 mg·L-1,反应时间为60 min的最佳反应条件下,水中COD可从532 mg·L-1下降至285 mg·L-1,去除率达到46.4%。臭氧催化氧化对化学镍具有较好的破络效果,在初始pH为9,臭氧投加量为200 mg·L-1,反应为60 min后进行混凝过滤,水中镍的去除率可达到86.7%。紫外全波段扫描分析发现,经臭氧催化氧化后,各波段的吸收峰均有大幅度下降,位于254 nm和320 nm处的吸收峰基本消失,说明水中的苯环类物质和共轭结构被破坏。经臭氧催化氧化后,废水的生物毒性大幅降低,废水的可生化性提高,出水B/C由原来的0.12提高到0.36,为后续进一步生化处理提供了条件。     

负载型纳米CuO/MnO_2催化剂的制备及催化氧化深度处理印染废水

以酸改性凹凸棒土(ATP)为载体,活性炭为添加剂,制备负载铜、锰过渡金属氧化物的凹凸棒土-活性炭催化剂。以印染废水生化处理后出水的COD和色度为处理对象,考察了不同的催化氧化条件,即凹凸棒土与活性炭的比例、pH、H_2O_2和催化剂的投加量对印染废水深度处理效果,并利用SEM、XRD对催化剂进行表征。结果表明:在室温25℃时,催化剂载体中凹凸棒土与活性炭的比例为2∶1,H_2O_2加入量为理论加入量的2倍,即2.4 mL·L~(-1),pH值为4,催化剂的使用量为15 g·L~(-1)时,COD和色度的去除率最佳,分别达到93%和90%。扫描电镜结果表明铜、锰以颗粒的形式负载在催化剂的表面,XRD结果表明在催化剂载体表面,活性组分的存在形式为CuO、MnO_2。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

可用于去除高盐废水中有机污染物的混凝-Fenton氧化联合工艺

以某环氧树脂生产厂产生的高盐有机废水为对象,对比研究了Fenton、Fenton-混凝、混凝-Fenton等工艺去除废水中有机污染物的效能。考察了Fenton反应中Fe2+、H2O_2投加比、初始pH、反应时间以及混凝反应中混凝剂种类、投加量等参数对处理效果的影响。结果表明:Fenton工艺的最佳条件为亚铁和过氧化氢投加比1∶20,投加量分别为25 mmol·L~(-1)和500 mmol·L~(-1),初始pH 3,反应时间120 min,TOC去除率为62.50%;混凝工艺选择Fe SO_4混凝剂,投加量为300 mg·L~(-1),TOC去除率为23.78%;废水经过Fenton-无混凝剂混凝、Fenton-混凝剂混凝、混凝-一级Fenton氧化和混凝-二级Fenton氧化工艺处理,TOC去除率分别为68.32%、71.51%、80.69%和89.27%。