紫外催化氧化處理高濃度難降解化學鍍廢液研究.pdf

1、表面處理是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個基礎行業(yè)，而化學鍍是表面處理的一個基礎工藝，在航空航天、石油化工、電子、機械、紡織等領域得到廣泛應用。然而，周期性報廢的化學鍍槽液通常具有污染物濃度高、成分復雜以及處理難度大等特點，排放到環(huán)境中對人們的生活環(huán)境危害極大，所以它的無害化處理一直是環(huán)保領域的研究熱點和難點。紫外光具有應用過程清潔綠色、不會引入二次污染、不影響水質(zhì)等特點。本文將高強短波紫外引入催化氧化工藝中，以清潔的H2O2為氧化劑，并利用廢液自身

2、含有的重金屬作為催化劑來氧化廢液中的有機污染物，實現(xiàn)以廢治廢的目的，或者對于有回收價值的污染物實現(xiàn)回收利用，變廢為寶。論文深入研究了各實驗條件對催化氧化效果的影響，并對紫外催化氧化工藝氧化降解高濃度污染物的作用機理進行了探討。
　　在比較低壓、中壓、高壓以及高強短波紫外光源的光電特性的基礎上，對不同紫外光源參與的紫外催化氧化工藝處理苯酚模擬廢液的降解效果進行了對比，分析了各紫外燈應用于高濃度廢液處理的優(yōu)缺點，最終確定了新開發(fā)的含1

3、85 nm真空波段的球形高強紫外燈為適合應用于紫外催化氧化工藝的紫外光源。從利用廢水自身所含重金屬離子作為催化劑來氧化有機污染物的角度考慮，在高強短波紫外參與下，得出了六種常見重金屬催化性能由強到弱的順序為Fe2+>Cu2+>Ni2+>Mn2+>Co2+>Pb2+，其中，認為Fe2+，Cu2+，Ni2+，Mn2+四種過渡金屬應用于實際工業(yè)生產(chǎn)的可能性最大。
　　化學鍍鎳是最為典型的一種化學鍍工藝，其廢液中不僅含有高濃度鎳離子和有機

4、污染物，而且含有高濃度的次磷酸鹽和亞磷酸鹽。首先研究了高強短波紫外與H2O2聯(lián)合工藝氧化次磷酸鹽和亞磷酸鹽的效能。結果顯示，單獨紫外光或H2O2即使處理90 min，對次磷酸根和亞磷酸根的氧化效果也很微小，而UV/H2O2工藝可以在30 min內(nèi)將其完全氧化，分析主要反應機理是紫外光解H2O2產(chǎn)生強化性的羥基自由基（·OH）對次磷酸根和亞磷酸根的氧化。在研究處理模擬配水的基礎上，考察了UV/H2O2工藝對含有2.50 mmol/L次磷、

5、6.23 mmol/L亞磷以及580 mg/L COD的實際化學鍍鎳清洗廢水的處理效能，在實驗參數(shù)為H2O2投加量為總磷摩爾濃度的7倍，并采用連續(xù)投加方式，pH值采用原始值5.5的條件下，處理20 min和60 min分別實現(xiàn)了次磷酸根和亞磷酸根的完全氧化，總共經(jīng)過90 min的處理，廢水中90％的COD也可被氧化去除。化學鍍鎳廢槽液比清洗廢水中的污染物濃度要高出幾十倍， UV/H2O2對其的處理效果已經(jīng)很有限。為了在處理污染物的同時實

6、現(xiàn)其中磷資源的回收，本文采用紫外芬頓法處理化學鍍鎳廢液，結果顯示，其不僅對化學鍍鎳廢液表現(xiàn)出很好的處理效果，而且處理過程中回收了金屬鎳和高純度的納米級磷酸鐵。后續(xù)開展的中試實驗結果表明，不僅中試裝置運行非常穩(wěn)定，而且折減去運行成本后，處理每噸廢液產(chǎn)生的利潤將近1000元，可取得很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，具有實際應用價值。
　　利用化學鍍銅廢液中含有的銅離子作為催化劑，在只加入H2O2的情況下，通過高強短波紫外來催化氧化其中的有機污

7、染物。首先用 EDTA配水模擬化學鍍銅廢液中的典型有機污染物，研究紫外促進銅催化氧化高濃度 EDTA的特性，對照實驗中發(fā)現(xiàn)，Cu2+/H2O2、UV/H2O2以及UV/Cu2+/H2O2三種工藝經(jīng)過180 min的處理，對COD的去除效率分別為10%、44.6%和76.5%，UV/Cu2+/H2O2工藝對EDTA具有最好的氧化效果。然后利用化學鍍銅廢液自身含有的高濃度銅作為催化劑，采用紫外催化氧化工藝處理實際的化學鍍銅廢液，結果顯示，無

8、需再額外加入銅催化劑，處理180 min COD去除率可達到82.4%，驗證了預想的自催化氧化方案的可行性。
　　本文以化學鍍鎳廢液和化學鍍銅廢液為例，研究了高強短波紫外參與的紫外催化氧化工藝對化學鍍廢液的處理效果和作用機理。化學鍍鎳廢液處理過程中，以次磷酸鹽和亞磷酸鹽催化氧化反應為核心闡明了聚合沉淀機制，實現(xiàn)了高濃度磷的資源化利用。化學鍍銅廢液處理過程中，提出了以自身所含重金屬銅為催化劑進行自催化反應實現(xiàn)廢液無害化的新工藝。最后