稀土改性钌催化剂处理可生物降解废水
随着经济的快速发展和社会的进步，我们的生活环境受到了污染和破坏。目前，中国的“水环境”存在两大问题:一是水资源短缺，现已是世界上人均水资源相对短缺的国家之一；另一个是水污染严重，工业废水占污水总量的70%以上。随着一系列政策法规的出台，这一现象得到一定程度的遏制，部分环境质量指标得到明显改善。然而，目前全国地表水污染仍不容乐观，可生物降解的有机废水是主要污染源，这也是国内外环保领域有机废水污染控制研究的难题之一。
目前废水中有机污染物的处理技术主要有:1)生物技术，2)物理化学技术(如共沉淀、吸附、萃取等。)，3)化学氧化技术(如臭氧氧化、氯化、焚烧等。催化氧化技术(如电催化、湿式催化氧化和光催化等)。).
生物是目前主要的处理技术。它具有方法快捷、投资少、见效快、无需额外能源供应、节约能源等优点。但废水处理中有机物浓度不宜过高，处理范围有限。特别地，废水包含生物毒性酚、醛或可生物降解的大分子或大分子化合物。采用化学氧化法，对废水中有害物质的去除率低，运行成本高，且残留氧化剂容易造成二次污染。芬顿法是一种常用的化学氧化法，在反应体系中加入可溶性催化剂，引发H2O2的自由基反应，不断再生，降解水中的有机物。比如Fe2+和H2O2按照一定的摩尔比混合，产生具有强氧化性的羟基自由基来降解水中的有机物。但芬顿法劳动强度大，处理成本高，污泥量大，易返色，对设备腐蚀性强，反应条件相对较高。多相催化氧化是近年来有机废水催化的一个新技术领域。与传统的Fenton体系相比，加入少量或不加入双氧水、硫酸亚铁等化学物质，具有反应条件温和、成本低、效果好、无二次污染、管理难度低、停留时间短等优点。
催化剂的活性组分为过渡金属铁、镍、钴、锰、铜、钼等。载体为γ-Al2O3和活性炭等。，一般可以在常温常压下进行。由于其特殊的化学性质，贵金属也被用于生物可降解废水的处理。Ru作为催化剂的活性组分具有良好的催化效果，但在使用过程中存在催化剂随水流动、催化剂活性组分流失等问题。
本文对钌基催化剂用于处理低浓度可生物降解有机废水进行了研究。以稀土改性的整体式蜂窝状椰壳活性炭为催化剂载体，通过浸渍活性组分制备高性能催化剂。本文的创新之处在于首次采用蜂窝状整体碳作为载体，有效地解决了催化剂在应用过程中随水流动的问题。其次，采用稀土材料对整体式载体进行改性，充分利用了稀土材料的储氧性能，蜂窝载体内壁接触表面积大，可以大大提高催化反应效率，具有优异的催化效果。而且在使用过程中，催化剂的活性组分溶出少，稳定性好，使用寿命长。
第一，实验部分
1.1试剂和仪器
试剂:蜂巢椰壳活性炭、硝酸肺、硝酸铁、硝酸铜、硫酸、硫酸亚铁鞍、硫酸亚铁、双氧水、硝酸甲液、重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞、邻菲罗啉。所有都是分析纯的。
仪器:分析天平、磁力搅拌器、真空干燥箱、马弗炉、pH计、扫描电镜、催化剂评价装置、水质比色计、原子发射光谱仪。
1.2实验方法
准确称取一定量的硝酸肺，加水使其溶解，得到浸渍液，将活性炭载体浸入浸渍液中，室温下缓慢搅拌24h，吸附后用去离子水清洗活性炭表面，干燥，焙烧，活化，得到稀土改性的一体化蜂窝状炭载体，然后称取一定量的硝酸铁、硝酸铜等金属硝酸盐，用移液管量取一定量的硝酸甲溶液，加入适量去离子水使其溶解。将稀土改性的碳载体浸入其中，室温下缓慢搅拌24h，吸附完成后再次用去离子水清洗载体表面，然后在80C下干燥，在300 & # 12316；实验催化剂通过在50℃下煅烧和活化来制备..
催化剂性能评价装置采用自制的催化剂评价系统。主要设备是由不锈钢制成的方形圆筒，有效容积为3L。底部分别设有进水口和进气口。进气口装有曝气头，催化剂安装在里面。实验废水和臭氧分别从底部注入。废水在装置中催化氧化后从顶部流出，在一定时间内取样分析。
实验主要考察了出水的色度和COD，其中色度采用水比色计铂钴比色法进行分析，COD参照水质化学需氧量的测定采用重溴酸盐法(GB/T11914-89)进行测定。
二。结果和讨论
2.1催化剂表征
表征了催化剂的形态，SEM结果显示在图1中。
从图1(a)可以看出，活性组分均匀地分散在载体表面上，没有严重的团聚。根据催化剂部分的放大观察，如图1(b)所示，可以看出催化剂表面活性组分形成的化合物是焙烧过程中不同硝酸盐形成的氧化物。活性组分颗粒分散均匀，无明显团聚。
2.2催化剂对印染废水处理的影响
首先，考察了制备的催化剂对印染废水生化处理的催化氧化效果。根据浙江杭州某污水处理厂废水，原水色度160左右，COD 100 & # 12316；实验中用硫酸调节废水的pH值，双氧水的加入量为0.05%，废水在评价装置中的停留时间为20-30分钟。每隔30分钟对出水进行取样分析，连续取样6组。色度和COD值如图2所示，其中0号样品表示原水的质量。
从图2可以看出，进水色度为158，COD为124 mg/L，经过催化氧化处理后，色度降至20左右，COD降至50mg/L以下，达到国家一级A排放标准，连续采样分析结果比较稳定。
2.3催化剂对烟草行业废水处理的影响
对云南昆明某烟草加工厂的烟草废水进行了处理。原水色度约为500，COD为120-180mg/L，实验中用硫酸调节废水的pH，双氧水的加入量为0.05%，废水在评价装置中的停留时间为30 & # 12316；40分钟，每30分钟一次。连续取六组样品。色度和COD值如图3所示，其中0号样品表示原水水质。
从图3可以看出，原水色度为496，COD为156 mg/L，经过催化氧化后，废水色度降低到20左右，COD在50 mg/L以下，色度去除率在95%以上，COD去除率在76%左右。出水水质达到国家一级A排放标准。通过观察废水反应前后水样的对比，可以看出处理前后废水的颜色发生了明显的变化，水样由深棕色变为清澈。
2.4催化剂的寿命验证
以烟草工业废水为实验对象，验证了催化剂的使用寿命。每处理100L水取样，分析出水色度和COD。获得的数据如表1所示。
从表1的数据可以看出，连续处理700L水样。在催化氧化实验中，催化剂对色度和COD的处理效果相对稳定，催化剂无明显失活。
2.5金属溶解分析
测定了催化氧化处理后水样中金属元素的含量，结果表明活性组分ρ (Ru)
结果表明，在此反应条件下，催化剂中的活性组分没有出现明显的溶解现象，水中Ru、Fe、Cu等金属含量均小于0.0005g/L，表明催化剂在此反应条件下具有良好的稳定性。
2.6催化机理分析
对于金属氧化催化剂，相关反应机理可认为是:有机物化学吸附在催化剂表面形成亲核物种，臭氧或光自由基与之反应，形成的中间产物在催化剂表面进一步氧化，或从催化剂表面脱附进入水中被氧化。催化剂上的金属位能催化臭氧分解产生赭色自由基，羟基自由基具有强氧化性。它可以选择性氧化水中的有机污染物。臭氧还可以选择性氧化一些有机物或有机物中的官能团。如果与有机物中的发色基团氧化，会破坏它们的结构，从而降低废水的色度。
三。结论
所制备的稀土改性钌催化剂在催化氧化处理COD低于500mg/L的废水时表现出良好的处理效果。常温常压下反应20-40min，出水色度去除率可达95%左右，COD可降至50mg/L以下，达到国家一级A排放标准。而且催化剂在反应过程中活性组分没有明显的溶出，其稳定性和寿命大大提高，满足了下一步的应用。(来源:云南贵金利新材料控股集团有限公司、稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室、南中烟草再生烟草有限公司)
免责声明：本网站内容来源网络，转载是出于传递更多信息之目的，并不意味赞成其观点或证实其内容真实性。转载稿涉及版权等问题，请立即联系网站编辑，我们会予以更改或删除相关文章，保证您的权利。
标签: 稀土改性Ru系催化剂处理生物难降解废水