微纳米气泡协同Cu@CAC降解有机污染物的应用基础研究
工业废水是一类水质状况复杂、有机污染物和盐浓度高、难以直接生化处理的有机废水，寻找一种处理效率高且无二次污染的物化处理方法是本课题的目标。本课题将微纳米气泡与铜系柱状炭相结合，比较了射流和喷头两种减压释放装置对微纳米气泡物化性能的影响，制备兼具高活性和高稳定性的活化分子氧催化剂，协同微纳米气泡对高浓度有机物进行矿化降解研究。研究成果包括以下四项内容: 1)两体系在微纳米气泡和纳米气泡的数量和分布上具有不同之处。射流体系纳米气泡浓度高，纳米气泡粒径分布在100～400nm，而喷头体系产生的微纳米气泡浓度大，气液传质速率高。气泡粒径和气液紊流效应分别是影响两体系气液传质的重要因素。射流体系的最佳操作条件为Q泵/L=1∶14.7，Q射=32mL/min，喷头体系的最佳操作条件为Q泵/L=1∶13.2。 2)以亚甲基蓝为有机污染物的模型化合物，在应用微纳米气泡降解有机污染物的过程中，需要添加消泡剂以减缓水体的发泡现象。其中喷头体系的发泡效应明显高于射流体系，且消泡剂能够明显改善喷头体系的有机物降解效果。pH值、温度和盐浓度是影响两体系降解亚甲基蓝效果的重要指标，降解过程中射流体系pH值增长速率更快。喷头体系对6mg/L亚甲基蓝100min的降解率最高可达到89％以上。亚甲基蓝降解机制以羟基化作用为主，最终产物为1，2，4-丁醇。 3)以NaOH预处理后的柱状活性炭(Columnar activated carbon，CAC)为载体负载的铜系催化剂(Cu@CAC)具有较高的疏水特性，在N2气氛中焙烧后可以促进铜氧化物扩散进入体相，Cu2+的酸性溶出量减少3倍左右。助剂Ce、Zr的添加能够明显改善铜氧化物分散度，促进Cu2+向还原态转变，提高催化剂表面的吸附氧容量，改善亚甲基蓝降解效果。Cu2+溶出量可以达到国家一级排放标准。 4)微纳米气泡协同柱状铜炭在一定的实验条件下，对20mg/L的亚甲基蓝降解率达到70％，TOC去除率达到53％。另外，柱状铜炭能够充分利用微纳米气泡中的溶解氧和自由基，协同进行高浓度制药废水的矿化处理。亚甲基蓝降解机制包括羟基化作用和脱甲基作用，最终产物为1，2，4-丁醇。
工业废水;有机污染物;物化处理;微纳米气泡;铜系柱状炭
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
余江
2018
中文
X703.5
121
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）