本文以蘇州望亭發(fā)電廠粉煤灰為載體,制備出處理最佳的粉煤灰基催化劑,用以催化臭氧氧化深度處理吳江新達(dá)印染廠二級(jí)出水的研究。粉煤灰是一種固體廢棄物,用其處理廢水,達(dá)到以廢治廢的目的。 
首先尋找合適的改性方法將粉煤灰改性,而后尋找最佳的活性負(fù)載組分,制備出催化效果最佳的催化劑,通過正交試驗(yàn)確定催化劑制備的最佳條件;研究粉煤灰基催化劑的吸附性能,并用XRD和BET等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征?？疾齑呋瘎┑牧?、pH值、反應(yīng)時(shí)間、O3的投加量等影響因素對(duì)深度處理印染廢水的影響,確定出最佳處理?xiàng)l件。同時(shí)研究催化臭氧氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué),并對(duì)其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究。 
通過研究,本文得出以下結(jié)論: 
(1) 粉煤灰的最佳改性方法為酸改性;確定 NiO/粉煤灰催化劑為最佳催化劑;并通過正交試驗(yàn)確定制備的最佳條件為:活性組分負(fù)載量為1wt%,浸漬時(shí)間為15h,煅燒溫度為300℃,煅燒時(shí)間為2h。通過催化劑的表征,可知NiO已經(jīng)高度均勻分散地負(fù)載到載體表面,其比表面積從9458cm2/g提高到NiO/粉煤灰時(shí)的78697 cm2/g。 
(2) 采用正交試驗(yàn)分析得出影響粉煤灰基催化劑催化臭氧氧化反應(yīng)中的各因素對(duì)印染廢水COD去除率影響程度從大到小依次為:臭氧輸出體積分?jǐn)?shù)> pH值>催化劑投加量>反應(yīng)時(shí)間。通過單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定了工藝的最佳反應(yīng)條件為:臭氧輸出體積分?jǐn)?shù)為40%(即質(zhì)量濃度為9.22mg/L),pH = 6.5(即為原水的pH 值),催化劑的投加量為 4g/500mL,反應(yīng)時(shí)間為 60min。催化劑的引入能夠使COD的去除率能從單獨(dú)臭氧氧化的41.44%提高到73.87%,色度去除率達(dá)到98%。 
(3) 通過嘗試法,在不同的臭氧濃度,不同的pH值,不同的催化劑的量,不同反應(yīng)物初始濃度的條件下催化臭氧氧化反應(yīng)均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 
(4) 單獨(dú)臭氧體系中的活化能為 22.06KJ/mol,而催化臭氧體系的活化能為12.26KJ/mol,說(shuō)明催化的引入能有效降低反應(yīng)的活化能,提高反應(yīng)速率。 
(5) 通過測(cè)定羥基自由基濃度,得出單獨(dú)臭氧體系的·OH濃度為 0.164mmol/l,催化臭氧體系中·OH濃度為 0.216mmol/l,催化劑的引入能夠促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生更多的羥基自由,提高反應(yīng)體系中的處理能力。

    關(guān)鍵詞：粉煤灰  催化臭氧氧化  印染廢水  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)