懸浮體系TiO2光催化處理兩種煉化廢水影響因素與效果的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煉廠反滲透(RO)濃水是煉化企業(yè)二級(jí)生化污水經(jīng)雙膜(UF+RO)處理后產(chǎn)生的濃水;苯酚丙酮廢水則來(lái)源于異丙苯法苯酚-丙酮生產(chǎn)工藝。兩種煉廠廢水具有排放量大、污染物組成復(fù)雜、難降解、含鹽量高等特點(diǎn)，若將其直接排放到環(huán)境中，會(huì)危害水環(huán)境，同時(shí)廢水中有毒有害物質(zhì)也會(huì)影響人類健康，因此需要在工業(yè)企業(yè)內(nèi)的污水處理站進(jìn)行深度處理，以減少有機(jī)物含量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用要求。而光催化氧化技術(shù)具有催化能力強(qiáng)、適用范圍廣、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是對(duì)工業(yè)難

2、降解污水極具前景的新型水處理技術(shù)，但其在實(shí)際廢水中的應(yīng)用研究較少。
　　所以本文嘗試采用光催化氧化技術(shù)處理實(shí)際的煉廠反滲透(RO)濃水和苯酚丙酮廢水。研究了溶液pH、催化劑類型、TiO2投加量、初始濃度、光源、離子種類及濃度等因素對(duì)光催化降解性能的影響及規(guī)律;考察了光催化降解兩種廢水的效果;探討了光催化降解過(guò)程遵循的動(dòng)力學(xué)模型和吸附模型。驗(yàn)證了光催化處理后水樣的可生化性，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)考察了光催化-臭氧聯(lián)合工藝降解RO濃水的效果。

3、同時(shí)采用絮凝和微濾分離兩種方式對(duì)懸浮型TiO2進(jìn)行回收-再利用，以考察催化劑的使用壽命;對(duì)已失活光催化劑采用4種不同方式再生以提高催化劑的利用率。
　　(1)通過(guò)單因素試驗(yàn)選定納米型二氧化鈦(P25)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)所用催化劑。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明P25首先會(huì)吸附水中有機(jī)物，對(duì)有機(jī)物的吸附遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;光催化過(guò)程隨反應(yīng)時(shí)間符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;有機(jī)物初始濃度和廢水中所含無(wú)機(jī)離子種類及濃度均會(huì)影響光催化降解效率;RO濃水在最佳反應(yīng)條件

4、下:pH=4.5，TiO2投加量為1 g/L，紫外下反應(yīng)8h時(shí)，COD去除率達(dá)到47％;苯酚丙酮廢水在pH=4，TiO2投加量2g/L、紫外光照8h后，COD去除率最高，為49％。
　　(2)光催化處理后RO濃水B/C從0.01提高到0.22，苯酚丙酮廢水B/C從0.16提高到了0.54，傅里葉紅外光譜-衰減全反射(FITR-ATR)分析結(jié)果得知經(jīng)光催化處理后水中芳烴類和不飽和類等物質(zhì)減少，表明光催化可將廢水中難降解有機(jī)物氧化為可

5、生物降解的小分子物質(zhì)，與可生化性提高的結(jié)果一致;光催化處理后的苯酚丙酮廢水經(jīng)馴化進(jìn)行生物處理后COD保持在73～107mg/L，為其應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。
　　(3)通過(guò)光催化-臭氧聯(lián)合方式處理RO濃水，以進(jìn)一步提高廢水的降解效果。設(shè)計(jì)了3因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，其中3因素分別為pH、TiO2投加量、臭氧投加量。其極差分析和方差分析表明3個(gè)因素對(duì)COD去除率均有顯著影響，其影響的主次順序?yàn)?臭氧濃度＞pH＞TiO2投加量，與單獨(dú)光催化

6、相比，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間，降低了處理成本。通過(guò)傅里葉紅外分析可知，水中芳環(huán)類和不飽和類物質(zhì)較單獨(dú)光催化減少的更多，下一步需驗(yàn)證是否進(jìn)一步提高了可生化性。
　　(4)采用膜分離和絮凝兩種方法回收-再利用懸浮態(tài)TiO2。選用有機(jī)絮凝劑PAM，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到最佳絮凝條件:即PAM投加量為12mg/L時(shí)，在中性條件絮凝效果最好;經(jīng)絮凝回收利用4次后，催化劑由于表面有機(jī)物積累而幾乎失活，通過(guò)重復(fù)利用，節(jié)約49％投入成本。
　　采用0.4

7、5μm微濾膜分離催化劑后，過(guò)濾液濁度為0NTU，說(shuō)明其對(duì)TiO2有很好的截留作用，利用5次后催化劑活性僅為原來(lái)三分之一，節(jié)約成本66％。
　　兩種方法比較發(fā)現(xiàn)膜分離更有利于催化劑的再利用，因?yàn)橥都拥男跄齽o(wú)法與光催化劑進(jìn)行分離，會(huì)逐漸累積在水中從而產(chǎn)生二次污染，影響水質(zhì)和危害環(huán)境;絮凝回收也會(huì)使催化劑顆粒發(fā)生團(tuán)聚，而且還需調(diào)節(jié)pH，增加了處理成本。而膜可采用廢水反沖洗，進(jìn)行重復(fù)利用，并能維持催化劑濃度的穩(wěn)定。
　　(5)膜分