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印染废水的处理是我国工业废水处理中的一个重要课题。印染废水具有排放量大、有机物浓度高、色度高、成分复杂和脱色困难等特点,一直是工业废水处理的难点。废水直接排放,不仅会污染环境,危害人类健康,还会严重破坏水体、土壤的生态环境系统,造成生态及经济的巨大损失。因此,治理印染废水是势在必行。传统的处理方法无法应对日益复杂的水质,迫切需要新工艺和新方法来改善处理效果。本论文主要研究用于催化氧化处理印染废水的负载型催化剂的制备及将其用于催化氧化处理印染废水。
首先,论文以活性橙L-3R模拟废水为处理对象,对催化氧化处理工艺中的载过渡金属活性炭催化剂进行了研究。采用过量浸渍法制备负载型过渡金属催化剂,考察了催化剂制备过程中浸渍液种类、浸渍液浓度、焙烧温度和焙烧时间对去除效果的影响。并用SEM、XRD、BET比表面积、N2吸附等方法对制备的催化剂进行了表征。结果表明:载铜活性炭的最佳制备条件为浸渍液浓度为8%,焙烧温度为500℃,焙烧时间为4h。载铁活性炭的最佳制备条件为浸渍液浓度为8%,焙烧温度为300℃,焙烧时间为2h。载锌活性炭的最佳制备条件为浸渍液浓度为8%,焙烧温度为500℃,焙烧时间为4h。在这三种催化剂中,载锌活性炭的活性最高。
其次,研究了载锌活性炭催化剂对活性橙L-3R的去除效果,系统考察了催化剂投加量、反应时间,阳极电流、pH值和催化剂使用次数对去除过程中的影响因素。在此基础上,初步研究了催化氧化活性橙L-3R溶液的机理,确定了反应动力学。实验结果表明:催化剂投加量为110g/L,反应时间为13min,阳极电流为260mA,pH值控制在6~9,活性橙L-3R去除率达到83.7%。催化剂的活性随着使用次数降低,催化剂连续使用4次后,活性橙L-3R的去除率保持在50%以上。催化氧化处理活性橙L-3R溶液,去除过程近似一级反应。反应动力学方程为:ln(C0/C)=0.082t-0.2256(r2=0.994),反应速率常数为k=0.0820min-1。此一级反应的半衰期:t1/2=8.45min。
最后,研究了载锌活性炭催化剂对实际印染废水处理效果。印染废水原水COD为796.7mg/L,当催化剂投加量为110g/L,阳极电流260mA,反应26分钟后COD降为45.6mg/L,COD去除率为94.3%,色度为40倍,COD和色度达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)的一级排放标准。催化剂的活性随着使用次数降低,催化剂连续使用6次后,反应后COD浓度超过了100mg/L,超过《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)的一级排放标准,此时必须按照催化剂的加载和制备工艺进行再生。