臭氧催化劑處理煤化工高鹽廢水實驗

      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“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、給水系統濃水、煤氣化工藝廢水等，以上廢水經過預處理和反滲透多級高倍濃縮后形成了高鹽廢水，具有有機物成分復雜、可生化性差、色度高和含鹽量高等特點。目前煤化工行業(yè)普遍將高鹽廢水直接蒸發(fā)結晶，產生的雜鹽屬于危廢。

      催化臭氧氧化技術是一種高效深度處理技術，在反應過程中產生的·OH 具有氧化能力強且不具有選擇性的特點，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重、磨損大等問題，因此很難應用于實際工業(yè)中。此外，目前關于催化臭氧氧化法機理研究多數是通過加入叔丁醇等捕收劑來考察有機物去除率，間接地反映·OH產量。本研究選擇以陶土和氧化鋁為基材，摻雜活性組分，制備機械強度高、耐磨性好的催化劑進行實驗，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理。

臭氧催化劑處理煤化工高鹽廢水實驗裝置
 

結論

1) 自制催化劑抗壓強度為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)分鹽結晶要求。

3) 臭氧在催化劑表面分解的關鍵因素是催化劑活性位點———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; 催化臭氧分解速率高于單獨臭氧分解速率，在相同時間內催化劑能促進臭氧分解產生更多的·OH。由此可知，催化臭氧氧化機理遵循羥基自由基反應機理: 臭氧吸附于催化劑表面活性位點生成·OH，從而促進降解有機物。