臭氧高級催化氧化對高鹽廢水難降解有機物的影響

 

        煤化工廢水“零排放”過程中，會產(chǎn)生大量高鹽廢水，廢水成分復雜、色度大、化學需氧量（COD）及溶解性總固體（TDS）高，其中COD達100mg/L~5000mg/L，TDS達10000mg/L-200000mg/L。高鹽廢水中有機物易導致“零排放”過程中膜的污堵、蒸發(fā)結晶鹽品質差、雜鹽率高等問題，因此必須有效去除煤化工高鹽廢水中的有機污染物，降低其對后續(xù)系統(tǒng)的影響，保證膜及蒸發(fā)結晶單元的正常運轉。 

 

        去除廢水中難降解有機物的方法有生物法、電解法、化學氧化法及高級氧化法等。其中生物法、電解法及化學氧化法在去除廢水中難降解有機物的同時會產(chǎn)生二次污染；而高級氧化法是通過產(chǎn)生羥基自由基（·0H）的方式，氧化去除水中難降解有機污染物，且不會產(chǎn)生二次污染。高級氧化法包括紫外芬頓氧化法、化學芬頓氧化法、光催化氧化法及臭氧催化氧化法等，其中臭氧催化氧化法利用臭氧在催化劑作用下產(chǎn)生的高活性·OH與難降解有機污染物快速反應，高效去除難降解物質，具有操作簡單、氧化效率高的優(yōu)點。臭氧催化氧化法的核心為臭氧催化劑，高效的臭氧催化氧化劑可提高生成·OH的速率，進而提高難降解有機物的去除率。

 

        Y.Z.PI等以Cu0/Al2O3為臭氧催化劑氧化降解草酸溶液，與純臭氧氧化相比，其對總有機碳（TOC）的去除率提高了30%；陳煒或等以Fe2O3為活性組分制備臭氧催化劑降解煤化工廢水，研究了不同工藝條件對COD去除率的影響；R.ROSAL等以MnO2/Al2O3為臭氧催化劑氧化降解非諾貝酸，其中·OH產(chǎn)生速率是單獨臭氧氧化時的8倍；陳志偉等以Mn02/陶粒為臭氧催化劑氧化降解廢水，COD去除率達40%。上述研究表明，臭氧催化氧化技術對廢水中難降解有機物具有良好的去除效果，但關于其在煤化工高鹽廢水難降解有機物的去除方面仍缺乏探索。

 

        為探索臭氧催化氧化法降解煤化工高鹽廢水有機物的規(guī)律，本文采用浸漬一焙燒法制備催化劑，研究載體、活性組分對COD去除率的影響，優(yōu)選出很佳臭氧催化劑；并以某煤化工企業(yè)高鹽廢水為實驗水樣，探討不同工藝參數(shù)（有無催化劑、臭氧通氣量、臭氧濃度、催化劑投加量）對COD去除率的影響，確定很佳工藝條件；很后探討臭氧催化氧化反應的動力學，確定反應速率常數(shù)，以期為臭氧催化氧化技術在煤化工高鹽廢水中的廣泛應用提供技術參考和借鑒。

 

主要儀器、試劑和原料：

儀器：臭氧發(fā)生器、蠕動泵、反應柱、COD測定儀、pH計、分析天平等。

試劑：活性氧化鋁、陶粒、COD測定專用試劑（連華科技）、硝酸錳（分析純）、硝酸鐵（分析純）。

活性氧化鋁、陶粒，其物性參數(shù)分別見表1、表2。

實驗水采用內蒙古某煤化工企業(yè)高鹽廢水，水質指標分析見表3。

 

結論

1.活性氧化鋁基催化劑的催化效率高于陶?；呋瘎?，鐵錳基催化劑的催化效率高于鐵基和錳基催化劑。很終選擇的催化劑以活性氧化鋁為載體，鐵錳雙組分為活性組分。

2.有催化劑時對COD的去除率比無催化劑時的高15個百分點；臭氧通氣量越大、臭氧濃度越高、催化劑投加量越大，COD去除率越高；考慮COD去除率及運行成本，取很佳的臭氧催化氧化反應條件為：臭氧通氣量1.5m3/h，臭氧質量濃度200mg/L，催化劑投加量0.8L/L。

3.添加鐵錳基陶?；呋瘎┑姆磻俾食?shù)是純臭氧氧化的2.50倍，添加鐵錳基活性氧化鋁基催化劑的反應速率常數(shù)是純臭氧氧化的2.93倍，即臭氧催化氧化可有效提高難降解有機物的反應速率，并提高COD去除率。

作者：
王吉坤，陳貴鋒，李陽，劉敏，李文博，何毅聰

1.煤炭科學技術研究院有限公司；

2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室