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驗研究.pdf

1、煉廠反滲透(RO)濃水是煉化企業(yè)二級生化污水經雙膜(UF+RO)處理后產生的濃水;苯酚丙酮廢水則來源于異丙苯法苯酚-丙酮生產工藝。兩種煉廠廢水具有排放量大、污染物組成復雜、難降解、含鹽量高等特點，若將其直接排放到環(huán)境中，會危害水環(huán)境，同時廢水中有毒有害物質也會影響人類健康，因此需要在工業(yè)企業(yè)內的污水處理站進行深度處理，以減少有機物含量，達到排放標準或回用要求。而光催化氧化技術具有催化能力強、適用范圍廣、無二次污染等優(yōu)點，被認為是對工業(yè)難

2、降解污水極具前景的新型水處理技術，但其在實際廢水中的應用研究較少。
　　所以本文嘗試采用光催化氧化技術處理實際的煉廠反滲透(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程遵循的動力學模型和吸附模型。驗證了光催化處理后水樣的可生化性，并通過正交實驗考察了光催化-臭氧聯合工藝降解RO濃水的效果。

3、同時采用絮凝和微濾分離兩種方式對懸浮型TiO2進行回收-再利用，以考察催化劑的使用壽命;對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)通過單因素試驗選定納米型二氧化鈦(P25)為后續(xù)實驗所用催化劑。單因素實驗結果表明P25首先會吸附水中有機物，對有機物的吸附遵循準二級動力學方程;光催化過程隨反應時間符合一級動力學方程;有機物初始濃度和廢水中所含無機離子種類及濃度均會影響光催化降解效率;RO濃水在最佳反應條件

4、下:pH=4.5，TiO2投加量為1 g/L，紫外下反應8h時，COD去除率達到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)分析結果得知經光催化處理后水中芳烴類和不飽和類等物質減少，表明光催化可將廢水中難降解有機物氧化為可

5、生物降解的小分子物質，與可生化性提高的結果一致;光催化處理后的苯酚丙酮廢水經馴化進行生物處理后COD保持在73～107mg/L，為其應用打下了良好基礎。
　　(3)通過光催化-臭氧聯合方式處理RO濃水，以進一步提高廢水的降解效果。設計了3因素3水平的正交實驗，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個因素對COD去除率均有顯著影響，其影響的主次順序為:臭氧濃度＞pH＞TiO2投加量，與單獨光催化

6、相比，節(jié)省了反應時間，降低了處理成本。通過傅里葉紅外分析可知，水中芳環(huán)類和不飽和類物質較單獨光催化減少的更多，下一步需驗證是否進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。選用有機絮凝劑PAM，通過正交實驗得到最佳絮凝條件:即PAM投加量為12mg/L時，在中性條件絮凝效果最好;經絮凝回收利用4次后，催化劑由于表面有機物積累而幾乎失活，通過重復利用，節(jié)約49％投入成本。
　　采用0.4

7、5μm微濾膜分離催化劑后，過濾液濁度為0NTU，說明其對TiO2有很好的截留作用，利用5次后催化劑活性僅為原來三分之一，節(jié)約成本66％。
　　兩種方法比較發(fā)現膜分離更有利于催化劑的再利用，因為投加的絮凝劑無法與光催化劑進行分離，會逐漸累積在水中從而產生二次污染，影響水質和危害環(huán)境;絮凝回收也會使催化劑顆粒發(fā)生團聚，而且還需調節(jié)pH，增加了處理成本。而膜可采用廢水反沖洗，進行重復利用，并能維持催化劑濃度的穩(wěn)定。
　　(5)膜分