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臭氧/微波/催化氧化及其组合工艺处理染料废水

江燕雯

  染料废水具有COD浓度高、色度高、含盐量高、毒性大、成分复杂和可生化性差等特点,已严重威胁我国水环境,染料废水的治理迫在眉睫。传统的染料废水处理技术成本高,泥渣量大,还可能造成二次污染,因此急需探索高效的染料废水处理技术。本研究以活性艳红X-3B作为模型污染物,通过对比臭氧氧化、微波催化氧化以及臭氧-微波催化氧化等工艺处理染料废水的效果,提出了微波催化氧化与臭氧-微波催化氧化工艺处理染料废水的可行性,同时,还探讨了各反应工艺的影响因素、降解机理及反应动力学,初步研究了催化剂的制备。 在臭氧氧化染料废水的体系中,臭氧(03)能使活性艳红X-3B染料废水迅速脱色,但不能有效地降解水中有机物。臭氧降解染料废水的最佳反应时间为15min,合适的臭氧进气量为9.99mg/min,适宜的反应温度为8℃,碱性条件比酸性条件更有利于TOC的去除,较低的底物浓度(即较低的染料初始浓度)可以获得较高的去除效率。与单独臭氧氧化工艺相比,微波催化氧化和臭氧-微波催化氧化工艺对TOC的去除率更高,此外反应还受催化剂用量、微波辐照时间和辐照功率的影响。根据单因素分析试验结果得到的优化条件为:催化剂投加量150g/L,微波辐照时间3min,辐照功率560W。 试验中所用的催化剂以直径为2-3mm的A1203为载体,Mn02为活性组分,并采用超声波浸渍法制备。通过正交试验得出催化剂的最佳制备条件为焙烧温度400℃、焙烧时间4h、浸渍液浓度1.0mol/L、浸渍时间48h,最后采用SEM、BET对催化剂进行表征。 本试验研究了3种工艺对活性艳红X-3B的降解机理、途径以及反应动力学。结果显示,臭氧氧化活艳红X-3B染料废水是臭氧直接氧化和间接氧化的结果,它破坏了染料分子的-N=N-发色基团以及三嗪环和萘环,并将部分小分子物质直接氧化成了二氧化碳和水。微波催化氧化和臭氧-微波催化氧化工艺主要依靠·OH的强氧化性处理染料废水,在反应过程中,染料分子瞬间被氧化成二氧化碳和水,且没有中间产物的积累。臭氧氧化符合二级反应动力学,微波催化氧化符合一级反应动力学,臭氧-微波催化氧化工艺符合伪一级反应动力学。 本项研究表明,微波催化氧化和臭氧-微波催化氧化技术能快速生成具有强氧化性及非选择性的·OH自由基,且后者对染料废水的处理效果更好。……   
[关键词]:微波;臭氧氧化;催化氧化;活性艳红X-3B;MnO_2/Al_2O_3
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江工业大学2013年