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湿式氧化技术(WetAirOxidation,简称WAO)是在高温(423-623K)、高压(0.5-20MPa)下,以氧气为氧化剂,将高浓度、有毒、有害、难生物降解有机污染物氧化分解为CO2和H2O等无机物或小分子有机物的一种高效的高级氧化技术。本文应用WAO技术和以此技术为基础发展起来的CWAO技术对亚甲蓝水溶液及印染废水进行了实验研究。
在查阅大量相关文献的基础上,对WAO选择三大主要影响因素进行实验研究,即:温度、压力和搅拌强度。实验在高压反应釜中进行,设定时间取样,检测各试样的COD去除率,并利用Origin6.0软件对实验数据进行绘图处理,分析各反应条件对处理结果产生影响的原因,最终确定湿式催化氧化阶段的反应参数。
本研究选定价格适中的过渡金属硝酸盐作为均相湿式催化氧化法(CWAO)催化剂,经实验初步筛选出具有较高催化活性的Cu2+、Cr3+、Fe2+、Fe3+和Zr4+。对多组分催化剂的实验发现Cu-Zr、Cu-Cr和Cu-Fe的催化活性良好,且活性随组合离子的催化活性的升高而升高,但均低于Cu2+的催化活性而高于相应的其它组合离子的催化活性。最终确定亚甲蓝均相湿式催化氧化工艺中的催化剂为Cu-Fe型复合催化剂,质量比例为1:1。
均相湿式催化氧化法中的催化剂投加量和反应温度显著影响亚甲蓝的催化湿式氧化效果。反应压力对处理效率也有一定影响。在酸性条件下,亚甲蓝的氧化效率随进水pH值的增高而降低,而在碱性进水条件下随进水pH值的升高而升高。在实验前期的快速反应阶段,时间对氧化效率影响较大,到后期慢反应阶段,氧化效率增长趋缓,到达一定值后时间不再影响氧化效率。结合经济和处理效率等多方面因素最终选定的最佳操作条件为:Cu-Fe复合催化剂投加量150mg/L,反应温度200℃,系统总压2.6MPa,进水pH值为3.87,反应时间120min。在最佳条件下,出水的COD降至72mg/L,COD去除率达96.4%,脱色率为99.82%。
对实际印染废水(原始COD值为2458mg/l,BOD5为40mg/l,BOD5/COD的值仅为0.016,可生化性较差)进行实验研究。得出:废水最终的COD可降至332mg/l,COD的去除率为86.5%,脱色率为100%。pH值为9.37,外观为无色透明。BOD5为130mg/l,BOD4z5/COD为0.39,可生化性大大提高。