可见光多相Fenton-A/O联合工艺处理电镀难降解有机物的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:snmn777
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电镀技术作为新时代的一项新兴产业,在日常生活和工业生产上起着不可替代的作用,随之带来的废水处理问题也越来越棘手。电镀废水因其排放量大、成分复杂、毒性强、可生化性差等特点被列为三大工业污染之一。常用于去除难降解有机污染物的有效技术主要是高级氧化技术,尤其是催化氧化法。常规Fenton氧化技术局限在较小的pH值适用范围及存在反应后的铁泥还需再次处理的问题,大多研究的TiO2的光催化条件为不到太阳光的5%的紫外光,而目前多相Fenton催化剂存在催化性能不高、循环使用效能不好的缺陷。本研究选用可见光多相Fenton与A/O工艺相结合技术,以Fe3O4为载体负载TiO2制备兼具光催化和多相Fenton活性的催化剂Fe304@TiO2,改善目前存在的多相Fenton催化剂的催化性能和循环使用效能,优化A/O生物反应器运行参数,并研究其对深圳市某电镀厂的实际除油工艺排放的废水的净化效果,以期为实际电镀废水处理厂关键技术的工艺革新提供技术支撑。通过自制的Fe3O4为载体,采用表面负载TiO2的方式制备多相Fenton催化剂Fe3O4@TiO2,研究不同煅烧温度、锻烧时间对催化剂催化性能的影响,对其进行电镜扫描、能谱分析、X射线衍射分析、红外光谱分析、紫外-可见漫反射分析、粒度、磁性能等的表征,探究了可见光多相Fenton预氧化与生物深度处理联合工艺对深圳市某电镀厂的实际除油废水的处理效果。研究了在不同条件下所制备的催化剂催化降解电镀有机废水的影响因素,优化了预处理出水后的A/O生物反应器运行参数。通过实验得出的结论总结如下:(1)在煅烧温度为200℃、煅烧时间为2 h条件下以磁性载体Fe3O4为核、表面包裹TiO2自制备的催化剂Fe3O4@TiO2催化性能良好,可见光Fenton反应体系下Fe3O4@TiO2的催化活性要显著高于Fe3O4和TiO2,载体Fe3O4与负载的TiO2之间存在明显的协同效应。(2)Fe3O4@TiO2催化剂的SEM和XRD结果表明,复合催化剂Fe3O4@TiO2相较于纯Fe3O4,形貌未发生明显改变,制备的TiO2为锐钛矿二氧化钛,粒度结果显示粒子粒径分布均匀,结合TEM图表明所制备的Fe3O4@TiO2为类核壳型球体。EDX能谱显示在Fe3O4@TiO2中存在Fe、O、Ti元素,结合FT-IR图表明成功的在Fe3O4表面包裹了 TiO2。DRS结果表明,负载TiO2之后的复合催化剂Fe3O4@TiO2相较于TiO2,吸收400 nm以上的可见光能力明显要优于纯TiO2,将光响应范围拓宽到了可见光区。磁性能结果显示所制备的Fe3O4@TiO2具有超顺磁性,在外加磁场作用下能很快团聚在一起。(3)Fe3O4@TiO2可见光多相Fenton催化降解电镀除油废水的最佳条件为:初始pH为4、H2O2浓度为10 mmol/L、催化剂投加量为2 g/L,反应30 min,对电镀除油废水COD降解率达70.41%,废水可生化性从0.19提高到0.40,且循环使用性能良好,在外加磁场作用下回收,循环使用5次对COD的降解率基本维持在60%以上,B/C保持在0.3以上。(4)Fe3O4@TiO2在不同反应条件下可见光多相Fenton催化降解电镀除油废水COD的降解过程符合准一级反应动力学模型,其催化降解反应是多途径的。(5)在优化的A/O生物反应器HRT为8 h,硝化液回流比为2:1,DO浓度为2~4 mg/L,污泥回流比为1:1工艺参数下运行,系统预处理出水的COD浓度为40.2 mg/L,TN浓度为12.3 mg/L,满足电镀污染物排放标准。
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