催化超臨界水氧化法處理香料廢水的研究.pdf

1、針對難降解、高濃度有機廢水存在的處理成本高、難生化降解、處理效率低等問題，本文提出用超臨界水氧化技術來處理這一類廢水。以實際香料廢水為研究對象，以過氧化氫為氧化劑，在蒸發(fā)壁式反應器內進行了非催化和均相催化超臨界水氧化試驗。研究反應溫度、反應壓力、停留時間及催化劑的種類和用量等因素對香料廢水中有機物的降解情況，通過對實驗數據的分析，建立了香料廢水在超臨界水中氧化反應的動力學方程;分析提出了香料廢水中有機物在超臨界水中的氧化降解路徑。

2、>　　 在超臨界水中添加Cu2+或Mn2+催化劑后有機物的去除效率與無催化劑時相比有較大的提高，并且隨著催化劑濃度的提高，有機物COD與TN的去除率也越大。但當到達一定的去除效果后，繼續(xù)增加催化劑濃度，其轉化效率提高幅度減少。反應溫度、反應壓力和反應時間對廢水中有機物COD、TN的去除也有較大影響。香料廢水中COD、TN的去除率隨催化劑濃度、反應溫度和壓力的升高和停留時間的延長而提高。以Mn2+為催化劑，反應溫度440℃，壓力為25M

3、Pa，停留時間50s時，COD去除率均可達到99％以上，顯示出催化超臨界水氧化技術的高效性。
　　 在催化超臨界水氧化處理廢水的過程中，對于含氮有機物的去除并不理想，TN的去除效率較COD去除率低，并且總氮中的氮元素有并沒有全部直接轉換為N2和N2O，其中一部分只轉換為NH3-N，并且由于NH3-N較難降解，使得出水中氨氮的濃度隨著反應溫度的上升而上升。
　　 通過對香料廢水有機物SCWO和CSCWO排放氣體的測定，發(fā)現

4、排放氣體中含有CO2、CO、N2、NOx等氣體，其中CO2、N2占大部分，NOx、SO2很少。
　　 通過GC-MS技術對超臨界水氧化香料廢水的產物進行分析，探討香料廢水中有機物在超臨界水中氧化降解路徑。研究結果表明，香料廢水中的有機物在超臨界水氧化降解的過程中，2，3，5-三甲基吡嗪、對氨基苯酚以先開環(huán)生成單環(huán)的中間產物，然后進一步氧化降解為短鏈羧酸類物質，最終氧化生成CO2和H2O的路徑為主，與此同時，也存在著中間產物或自由

5、基之間的橫向反應，如耦合、水解、取代等，但這些副產物也將經苯甲酸、苯酚氧化成為最終產物CO2和H2O。
　　 本文還對香料廢水在超臨界水氧化中的COD去除動力學進行了研究，對實驗數據進行分析，分別得到了香料廢水超臨界水氧化反應的動力學方程表達式以及反應活性能和反應級數的值。
　　 香料廢水的反應活化能:Ea=52.36kJ.mol-1(無催化劑)、30.12kJ.mol-1(Cu2+催化劑)、27.47kJ.mol-1(

6、Mn2+催化劑);指前因子A=6.72s-1(無催化劑)、4.61(Cu2+催化劑)、3.92(Mn2+催化劑);有機物反應級數:1.21級（無催化劑）、0.92級(Cu2+催化劑)、0.89級(Mn2+催化劑);氧化劑反應級數:0.13級（無催化劑）、0.11級(Cu2+催化劑)、0.11級(Mn2+催化劑)。
　　 有機物的反應級數接近1，氧氣的反應級數小于1而接近0，香料廢水在CSCWO中的活化能比在SCWO中的活化能低，