臭氧催化劑處理煤化工高鹽廢水實(shí)驗(yàn)

      我國煤炭使用量占一次能源70% 以上，煤化工行業(yè)主要集中在我國華北和西北地區(qū)，水資源呈現(xiàn)“西少東多，北貧南富”的分布特征，煤炭資源90%位于我國北方，而北方水資源只占國內(nèi)總水量的21%，水環(huán)境容量不足，缺乏納污水體，因此國家對煤化工行業(yè)提出了廢水“零排放”要求。本文以煤化工高鹽廢水為研究對象，包括循環(huán)水排污水、給水系統(tǒng)濃水、煤氣化工藝廢水等，以上廢水經(jīng)過預(yù)處理和反滲透多級高倍濃縮后形成了高鹽廢水，具有有機(jī)物成分復(fù)雜、可生化性差、色度高和含鹽量高等特點(diǎn)。目前煤化工行業(yè)普遍將高鹽廢水直接蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生的雜鹽屬于危廢。

      催化臭氧氧化技術(shù)是一種高效深度處理技術(shù)，在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的·OH 具有氧化能力強(qiáng)且不具有選擇性的特點(diǎn)，可有效提高廢水的處理效果。目前研究很普遍的固體催化劑是在活性炭、活性氧化鋁等載體表面負(fù)載金屬氧化物，此類催化劑處理廢水效果好，但存在活性組分流失嚴(yán)重、磨損大等問題，因此很難應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)中。此外，目前關(guān)于催化臭氧氧化法機(jī)理研究多數(shù)是通過加入叔丁醇等捕收劑來考察有機(jī)物去除率，間接地反映·OH產(chǎn)量。本研究選擇以陶土和氧化鋁為基材，摻雜活性組分，制備機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性好的催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過測定臭氧分解、直接定量測定·OH 濃度以及表征催化劑表面羥基探究催化臭氧氧化機(jī)理。

臭氧催化劑處理煤化工高鹽廢水實(shí)驗(yàn)裝置
 

結(jié)論

1) 自制催化劑抗壓強(qiáng)度為1685 N，45 d 磨損率為1. 67%，性能優(yōu)于市售顆?；钚蕴亢脱趸X球。

2) 采用自制催化劑催化臭氧氧化煤化工高鹽廢水，在pH = 8. 1，催化劑投加量為7 g /L，臭氧投加量為13 mg /min 的條件下，COD 和色度去除率分別為45%和85%，滿足ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍的后續(xù)分鹽結(jié)晶要求。

3) 臭氧在催化劑表面分解的關(guān)鍵因素是催化劑活性位點(diǎn)———表面羥基，通過傅里葉紅外光譜分析可知催化劑表面存在羥基基團(tuán); 催化臭氧分解速率高于單獨(dú)臭氧分解速率，在相同時(shí)間內(nèi)催化劑能促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生更多的·OH。由此可知，催化臭氧氧化機(jī)理遵循羥基自由基反應(yīng)機(jī)理: 臭氧吸附于催化劑表面活性位點(diǎn)生成·OH，從而促進(jìn)降解有機(jī)物。