利用危险废物焚烧残渣处理印染废水的研究.docx

    利用危险废物焚烧残渣处理印染废水的研究    陈生杰张文超杨峰李殿秀赵永德(．河南天辰环保科技股份有限公司， 河南 郑州 459；．河南省科学院化学研究所， 河南 郑州 450002)利用危险废物焚烧残渣处理印染废水的研究陈生杰1张文超1杨峰1李殿秀1赵永德2(1．河南天辰环保科技股份有限公司， 河南 郑州 451192；2．河南省科学院化学研究所， 河南 郑州 450002)利用危险废物焚烧残渣、氧化铝、活性炭及凹凸棒通过浸渍、成型、焙烧等工艺制备出复合催化剂，通过单因素优化实验发现：当体系反应温度为50℃、催化剂投加量为40g/l、双氧水投加量60ml/l、pH=3时，废水COD去除率可达85.87%焚烧残渣；催化氧化；单因素实验随着工业的发展及技术的更迭，越来越多的染料被用于印染工艺，伴随的是印染废水处理难度急剧增加，湿式催化氧化法能够利用催化剂的催化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应，从而加速废水中有机物的分解及去除[1-3]因此，催化剂性能将对处理效果有着最为直观的影响，然而由于活性炭、氧化铝等作为催化剂载体具有回收难度大，机械强度低等特点使其使用受到较为严重的制约[4]。

危险废物焚烧残渣具备疏松、多孔、产生量大等特点使其成为一种独特的功能载体[5]本文以凹凸棒为粘合剂复合活性碳、氧化铝、焚烧残渣等制备多元催化剂体系，研究其对印染废水处理的影响因素及效果1 实验部分(1)实验原料 本实验所采用的焚烧残渣取自河南省郑州市某危险废物处理单位，采用“回转窑+二燃室”联合处理工艺，经水冷后所得在工况稳定运行下，经过连续取样，烘干、破碎后过200目筛主要成分(%)为：SiO228、Fe2O318、CaO 12、TiO211、Al2O39、MgO4本实验所采用的印染废水为车间处理原液，COD约为1000mg/l实验所用到的试剂主要有：30%双氧水、硫酸、氧化铝、活性炭、凹凸棒土(市售)、氢氧化钠等2)实验设备及仪器 实验过程中所用到的设备及仪器有：ZSXPrimus Ⅱ型X射线荧光光谱仪、GX-04型粉碎机、SX-2．5-10型马弗炉、烘箱、723N型可见分光光度计、磁力搅拌机、HH型水浴锅等3)催化剂的制备 通过前期实验，按照质量比为10∶5∶2∶1分别称取焚烧残渣、凹凸棒土、氧化铝、活性炭置于玛瑙研钵中充分混匀，随后将其转移至浓度为0．8mol/l的Cu(NO3)2溶液内的浸渍120min，利用人工或造粒机对其进行成型，制成粒径约为1．0mm的小球，将所得试样放入马弗炉内在800℃下进行高温焙烧120min，随炉冷却即得实验所用复合催化剂。

4)催化氧化实验 取100ml印染废水于烧杯中，调节pH后加入一定量的催化剂及双氧水，随后将其转移至水浴锅内，利用磁力搅拌机对其进行搅拌，观察实验现象并计算其COD去除率2 结果及讨论(1)反应温度 设定不同反应温度，利用催化剂对其进行催化氧化，结果如表1所示从图1可以看出，当反应温度为50℃时，COD的去除率已为80%以上，催化氧化呈现出高处理效果的原因可能为：催化剂中所负载的Cu2+能够与双氧水之间发生类芬顿反应[6-8]从而产生大量的·OH，其反应原理如下：由于·OH的存在使得催化剂能够对印染废水进行高度氧化处理，从而降低废水的COD而随着温度的提高、反应的进行，产生羟基自由基的量逐渐增大，废水COD的降解速率进一步加强从表1还可以看出，当温度升至60℃时，COD去除率的增长率已经降低，考虑到经济、设备损耗等因素，设定反应温度为50℃2)催化剂投加量 在反应温度为50℃条件下添加不同剂量的催化剂对其进行催化氧化，结果如表2所示从表2可以看出，当催化剂投加量为40g/l时，印染废水COD的去除率达到最高，为85．62%，但随着投加量的进一步增大，COD去除率呈现降低的态势，原因可能为：随着催化剂投加量的不断增大，反应初期所产生的自由基数量逐渐增大，从而对印染废水产生急剧的降解作用，而当投加量过大时，体系中可能发生如下自消解反应[9-10]：OH的消解使得体系内用于氧化印染废水的有效活性组分量逐渐减少，从而使得废水COD的去除效果呈现出降低的趋势。

因此，催化剂的适宜投加量为40g/l3)双氧水投加量 通过对反应温度及催化剂投加量的论证，探讨不同双氧水投加量下印染废水处理效果，结果如表3所示从表3可以看出，随着双氧水投加量的逐渐增大，印染废水COD的去除率逐渐增大，当其投加量为60ml/l时，废水COD的去除率已达到83．76%，同样地，由于反应(3)及(4)的存在使得氧化剂的投加量进一步增大时，废水COD的去除率呈现出降低的趋势4) pH 通过对反应温度、催化剂投加量、双氧水投加量的最优化探索，探讨不同pH条件下印染废水处理效果，结果如表4所示从表4可以看出，当体系pH较低时，催化剂对废水的处理效果较为明显，而随着pH的不断升高，废水的COD去除率逐渐降低，原因可能为：从反应(2)可以看出，随着pH的逐渐降低，H+逐渐提高，加速正反应的进行，提高了OH的浓度，从而加速印染废水COD的去除3 结语(1)利用危险废物焚烧残渣制备复合催化剂用于印染废水处理效果显著2)通过单因素实验确定最优化实验参数为：反应温度50℃、催化剂投加量40g/l，双氧水投加量60mg/l，pH=2[1]MikulováJ,Rossignol S,B a r b i e r J,e t al.Ruthenium and platinum catalysts supported on Ce,Zr,Pr-O mixed oxides prepared by soft chemistry for acetic acid wet air oxidation[J].Applied Catalysis B Environmental,2007,72(1–2):1-10.[2]何洁,杨晓芳,张伟军,王东升.米Fe3O4-H2O2非均相Fenton反应催化氧化邻苯二酚[J].环境科学,2013,05:1773-1781.[3]王彦斌,赵红颖,赵国华,王宇晶,杨修春.基于铁化合物的异相Fenton催化氧化技术[J].化学进展,2013,08:1246-1259.[4]洪浩峰,潘湛昌,徐阁,肖楚民,魏志钢,徐慎颖.活性炭负载催化剂臭氧催化氧化处理印染废水研究[J].工业用水与废水,2010,03:29-33.[5]邓友华,汪美贞,冯华军,沈东升.危险废物焚烧残渣中铜的浸出特性研究[J].科技通报,2012,07:169-172.[6]李春娟.芬顿法和类芬顿法对水中污染物的去除研究[D].哈尔滨工业大学,2009.[7]范春贞.类芬顿试剂液相氧化法脱硫脱硝的实验研究[D].湖南大学,2013.[8]Sun J,Meng X,Shi Y,et al.A Novel Catalyst of Cu–Bi–V–O Complex in Phenol Hydroxylation with Hydrogen Peroxide[J].Journal of Catalysis,2000,193(2):199-206.[9]Kurian M,Sugunan S.Wet peroxide oxidation of phenol over mixed pillared montmorillonites[J]. Chemical Engineering Journal,2006,115(3):139-146.[10]王利平,沈肖龙,倪可,李祥梅.非均相催化臭氧氧化深度处理炼油废水[J].环境工程学报,2015,05:2297-2302.Research on treatment dyeing wastewater by hazardous waste incineration residueCHEN Shengjie1, ZHANG Wenchao1, YANG Feng1, LI Dianxiu1, ZHAO Yongde2(1.Henan Tianchen Environment Protection Science & Technology Co.,LTD, Xinzheng 451192, China; 2.Institute of Chemistry Henan Academy of Science, Zhengzhou 450002, China)U s i n g h a z a r d o u s w a s t e i n c i n e r a t i o n residue,alumina,activated carbon and attapulgite by dipping,molding and roasting process to prepare multiplex catalyst,then according to single factor optimization experiment found that dyeing wastewater COD removal rate can reach to 85.87% when the reaction temperature was 50℃,catalyst dosage was 40g/l,hydrogen peroxide dosage was 60ml/l and pH=3.incineration residue; catalytic oxidation; single factor experiment表1 反应温度实验结果表2 催化剂投加量实验结果表3 双氧水投加量实验结果表4 pH实验结果  -全文完-。