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    催化臭氧氧化法處理選礦廢水實(shí)驗(yàn)研究

    2017-04-18 12:19:41陳國(guó)強(qiáng)
    價(jià)值工程 2017年10期
    關(guān)鍵詞:催化

    陳國(guó)強(qiáng)

    摘要:研究了催化臭氧氧化法對(duì)選礦廢水COD的處理效果,通過催化劑投加量、反應(yīng)初始pH、臭氧投加量等條件實(shí)驗(yàn)得出:當(dāng)廢水與催化劑體積比為3:1、反應(yīng)初始pH為7-9、臭氧投加量為150mg/L時(shí),處理后選礦廢水中COD從568mg/L降低為54mg/L,COD去除率為90.4%。

    Abstract: To study the treatment effect of beneficiation wastewater COD by catalytic ozonation, and the experimental conditions such as catalyst dosage, initial pH, the ozone amount, show that: when the wastewater and the catalyst volume ratio is 3:1, initial pH is 7-9, the ozone dosage is 150mg/L, beneficiation wastewater COD after processing decreased from 568mg/L to 54mg/L, and the removal rate of COD is 90.4%.

    關(guān)鍵詞:催化;臭氧氧化;選礦廢水

    Key words: catalytic;ozonation;mineral processing wastewater

    中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2017)10-0100-02

    0 引言

    選礦過程中產(chǎn)生了大量的選礦廢水,廢水中含有大量殘留的選礦藥劑,COD較高,若直接回用于選礦生產(chǎn),由于選礦藥劑的殘留對(duì)選礦指標(biāo)產(chǎn)生了不利影響,出現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量下降,產(chǎn)品品位降低,金屬互含量增高,金屬回收率下降等問題。采用尾礦庫自然降解的方式,降解時(shí)間長(zhǎng)而且難以達(dá)到完全去除殘留選礦藥劑的效果,往往導(dǎo)致尾礦庫出水COD超標(biāo)的現(xiàn)象,尤其對(duì)于沒有設(shè)置尾礦庫的部分礦山企業(yè),選礦廢水COD的達(dá)標(biāo)排放成為一大難題,選礦廢水中COD較高,采用普通化學(xué)氧化法處理成本較高,而且處理后廢水中容易存在殘留的氧化劑,導(dǎo)致不能回用。采用催化臭氧氧化法處理,提高了臭氧氧化的效率而且氧化后無殘留藥劑,使處理后的廢水既可以達(dá)標(biāo)排放也能夠回用到選礦工藝中,不僅減輕了對(duì)環(huán)境的污染還降低了廢水處理費(fèi)用、節(jié)約新水,帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

    1 實(shí)驗(yàn)部分

    1.1 實(shí)驗(yàn)原理

    臭氧是由三個(gè)氧原子構(gòu)成的分子,分子式為O3,是O2的同素異性體。其中一個(gè)氧原子與另外兩個(gè)氧原子分別以單鍵相連接,性質(zhì)活潑,單鍵易斷裂,生成一個(gè)氧分子和一個(gè)單原子氧,這個(gè)釋放出的氧原子具有較強(qiáng)的氧化能力,可氧化降解大部分有機(jī)物[1-2]。

    催化臭氧氧化法是對(duì)傳統(tǒng)臭氧氧化法的改進(jìn)和加強(qiáng)。它通過催化劑的作用,在臭氧氧化過程中催化臭氧產(chǎn)生大量的羥基自由基,產(chǎn)生的羥基自由基氧化能力大于氧原子的氧化能力,提高了臭氧氧化的效率,使有機(jī)物在較短的時(shí)間內(nèi)降解、礦化成二氧化碳、水和無機(jī)物,或者至少氧化成無害的物質(zhì)。在催化臭氧氧化降解過程中,催化劑有兩方面的作用:①提高臭氧的反應(yīng)活性和利用率,②提高有機(jī)物的降解率和礦化程度。由于·OH的氧化性極強(qiáng),氧化反應(yīng)沒有選擇性,能快速與大部分有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)[3]。

    1.2 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

    ①臭氧發(fā)生器(30g/h,青島國(guó)林);

    ②催化臭氧氧化反應(yīng)裝置(10L/h,試制);

    ③臭氧催化劑(KYYH001);

    ④COD加熱消解儀(DRB200美國(guó)哈希)。

    1.3 實(shí)驗(yàn)方法

    取選礦廢水于催化臭氧氧化反應(yīng)裝置中,按照一定比例投加臭氧催化劑,調(diào)節(jié)氧化初始pH至相應(yīng)值,然后通入臭氧進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng),反應(yīng)一定時(shí)間后停止反應(yīng),取水樣分析COD。

    催化劑投加量按照廢水與催化劑體積比0:1、2:1、3:1、4:1、5:1投加,初始反應(yīng)pH分別為7、9、10、11,通過不同反應(yīng)時(shí)間取樣分析得出不同臭氧投加量下COD的去除情況。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 催化劑效果

    圖1為催化劑與廢水體積比1:3,臭氧投加量10mg/L、20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、150mg/L時(shí)處理結(jié)果圖。從圖1可以看出,催化劑的投加可以大大提高臭氧的氧化能力,當(dāng)臭氧投加量150mg/L時(shí),直接臭氧氧化后廢水COD從577mg/L降為230mg/L,復(fù)合催化氧化降為54mg/L,跟單獨(dú)臭氧氧化相比,復(fù)合催化氧化對(duì)選礦廢水COD去除率從60%提高到91%,很好地提高了臭氧的氧化效率。

    2.2 催化劑投加量

    圖2為分別按照廢水與催化劑體積比0:1、2:1、3:1、4:1、5:1,臭氧投加量為40mg/L、80mg/L、120mg/L、150mg/L時(shí)處理結(jié)果圖。從圖2可以得出,當(dāng)催化劑投加量增多時(shí),臭氧氧化去除COD的效率提高,當(dāng)臭氧投加量為150mg/L,非均相催化劑與廢水體積比為1:3時(shí)廢水COD從577mg/L降為53mg/L,非均相催化劑與廢水體積比為1:4時(shí),廢水COD降為98mg/L。所以催化劑投加量為與廢水體積比為1:3即可。

    2.3 反應(yīng)初始pH

    圖3為廢水與催化劑體積比3:1,反應(yīng)初始pH為7、9、10、11進(jìn)行催化氧化時(shí)結(jié)果圖。當(dāng)臭氧氧化初始pH在9左右時(shí),相對(duì)于原水中性條件下催化臭氧氧化對(duì)廢水COD去除能力有所增強(qiáng),但增加幅度不明顯,當(dāng)臭氧投加量為150mg/L時(shí),進(jìn)水pH為7時(shí)氧化后COD從588mg/L降低為50mg/L,進(jìn)水pH為9時(shí)氧化后COD從588mg/L降低為44mg/L;在pH>11時(shí),發(fā)現(xiàn)臭氧的氧化能力隨著pH的升高反而變?nèi)酰@是因?yàn)槌粞踉趶?qiáng)堿性條件下容易分解,導(dǎo)致氧化能力下降。所以催化臭氧氧化最佳的進(jìn)水pH范圍為7-9。

    2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

    圖4為按照廢水與催化劑體積比3:1投加非均相催化劑,調(diào)節(jié)反應(yīng)初始pH為7-9時(shí)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。通過圖4可以看出,隨著臭氧投加量的增大,催化氧化處理后后水樣COD越來越低,當(dāng)投加量為150mg/L時(shí),處理后廢水COD從568mg/L降低為54mg/L,廢水COD去除率為90.4%。

    3 結(jié)論

    ①催化臭氧氧化法對(duì)選礦廢水COD具有較好的降解效果,催化臭氧氧化不僅具有無二次污染、運(yùn)行成本低的特點(diǎn),而且相對(duì)于單獨(dú)臭氧氧化,在相同臭氧投加量時(shí),COD去除率可提高30%左右,很好地提高了臭氧的氧化效率。

    ②催化臭氧氧化法處理選礦廢水時(shí),當(dāng)廢水與催化劑體積比3:1、反應(yīng)初始pH為7-9、臭氧投加量為150mg/L時(shí),處理后選礦廢水中COD從568mg/L降低為54mg/L, COD去除率為90.4%。

    參考文獻(xiàn):

    [1]Legube B,Karpel VLN.Catalytic ozonation:a Promising advanced oxidation technology for water treatment [J].Catalysis Today,1999,53 (l):61-72.

    [2]李來勝,祝萬鵬,李中和.催化臭氧化——一種有前景的高級(jí)水處理氧化技術(shù)[J].給水排水,2002,27(16):26-29.

    [3]M. A,謝甫欽柯等著,劉存禮譯.臭氧化法水處理工藝學(xué)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1987.

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