多相催化臭氧降解DOP有机废水实验研究陆玉江+杨永根摘要：为了提高臭氧的利用率，在臭氧氧化的过程中加入一定量的催化剂，并用陶粒作为负载体。通过以粉煤灰和粘土为原料的陶粒，采用不同的烧结时间、烧结温度、负载比和pH等进行试验及对试验数据进行对比分析的方法，研究了不同情况下的陶粒在多项催化臭氧氧化DOP废水下的处理效果。实验结果表明，在烧结温度为1050℃，烧结时间为15min，负载比为Fe：Mn=1：2的条件下，对COD的去除率可达83.9%，表明了在此条件下对于DOP有机废水的去除效果最佳。关键词：粉煤灰陶粒；光催化氧化；臭氧；DOP有机废水DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.223随着化工、染料、医药等行业的发展，高浓度难生化降解废水越来越多。催化臭氧化技术作为一种降解有机污染物的高效技术逐渐受到人们的重视。它具有氧化能力强、无二次污染、产生浮渣和污泥量较少等优点，但臭氧化技术存在利用率不高、耗电量大等缺点。若在臭氧氧化过程中加入催化剂，不但可以提高臭氧的利用率，而且可以提高有機物的矿化度。陶粒作为一种轻集料，可以取代普通砂石配制轻集料混凝土，近来受到了有关部门及科研人员的注视，而其强度大、疏松多孔、比表面积大[1]，适合做催化剂载体的水处理方面运用则少见报道。为此，本文以某电厂粉煤灰为原料，制备出多孔陶粒，并将其作为臭氧氧化固态催化剂的载体来加强臭氧氧化。1实验部分1.1原料及原水质本实验以粉煤灰为主要原料，添加粘土和硅酸钠为辅料烧制陶粒。实验所用的粉煤灰为常州市某发电厂产生的细灰，粉煤灰中SiO2含量较高，同时含有Al2O3和Fe2O3。邻苯二甲酸二辛酯（DOP），是目前产量及消费量最大的一种通用型增塑剂，也是环境污染物潜在的主要来源之一[2-3]。原水水质采用模拟DOP废水：取0.1ml邻苯二甲酸二辛脂溶于100ml无水乙醇中，水质指标COD为1000～1200mg/L。1.2试验装置试验装置为自制，包括无极光源、催化氧化降解槽及辅助设施。具体见图1。1.3试验方法将粉煤灰、粘土和一定量的硅酸钠由不同比例混合，人工制成5～12mm的料球，然后将制成的料球放入烘箱中干燥2h，随后进入高温阶段进行焙烧，最后冷却至室温制得陶粒[4]。选取合适的催化剂活性组分铁锰负载于陶粒[5，6]，运用多相催化臭氧氧化法降解塑化剂DOP有机废水。以COD为指标，考察臭氧流量、催化剂投加量、pH和反应时间等影响因素，开展多相催化臭氧氧化降解塑化剂DOP有机污染物的研究。2结果与讨论2.1烧结温度的影响本研究运用控制变量法进行试验，考察烧结温度分别为950、1000、1050、1100、1150℃，其余的制备条件相同情况下制备出的陶粒的比表面积。实验结果如图2所示。由图2可以看出，随着烧结温度升高，粉煤灰陶粒比表面积逐渐增加，当上升到1050℃后，比表面积随温度升高反而下降。主要是因为在850～900℃之间碳化钙发生强烈分解并产生强烈的分解并产生CO2，接近900℃使硫化物进行氧化分解产生SO2，在1000℃以下Fe2O3开始分解并参与料球的膨胀，在此阶段，料球产生了复杂的物理化学变化，包括晶体结构发生了不可还原的转变，新晶体的析出等。因此，选取1050℃作为粉煤灰陶粒最佳烧结温度。2.2烧结时间的影响实验选取5、10、15、20、25min5个时间，将干燥2h后的生料球在450℃下预热20min，然后在1050℃下分别焙烧5、10、15、20、25min，待自然冷却后测定其比表面积。实验结果如图3所示。由图3可以看出烧结时间为15min时制出的陶粒的比表面积最大，这是因为在高温条件下，原粒先开始出现液化，随后气泡随温度增加而增加，此时气体产物的压力增加而逸出阻力却相对减少。在原料达到晶体转型后，保温时间不宜过长，才能保持陶粒内部良好的孔径。同时也本着节约能源的原则，确认最佳烧结时间为15min。2.3负载比的确定本实验催化剂采用浸渍法制备。把载体放到活性组分的可溶性盐溶液中浸渍后加热使之干燥，再分解硫酸盐，催化剂组分就沉积在载体的外表面以及载体的内表面。首先，催化剂需要进行预处理，将粉煤灰陶粒在质量浓度为5%的NaOH溶液浸渍24h，过滤后用去离子水洗涤至中性，再利用体积比为5%的硝酸溶液浸渍24h，用去离子水洗涤至中性后存储备用。其次...