大比表面氧化锆载体制备及在催化湿式氧化中的应用

催化湿式氧化法 (Catalytic wet air oxidation, CWAO) 是一种治理高浓度难降解有机工业废水的高效低碳技术。当废水COD为20,000mg/L时，不需要提供额外能量，且可对反应所产生的高压蒸汽进行能量回收。由于ZrO2可以在较宽pH范围内稳定存在，其可以作为CWAO反应中良好的催化剂载体。本论文主要针对大比表面ZrO2载体的制备方法进行详细研究，并研究了其在CWAO处理难降解有机工业废水中的应用。 (1) 采用直接煅烧法、沉淀法、共沸蒸馏法、水解法、溶胶-凝胶法和反相微乳法制备ZrO2载体，结果表明：共沸蒸馏法制备的ZrO2具有最大的比表面积，而直接煅烧法法制备的ZrO2具有最小的比表面积。其中沉淀法操作简单且重复性好，且制备的Ru/ZrO2催化剂活性也较高，因此选择沉淀法作为CWAO中最佳纯ZrO2载体制备方法。 (2) 采用Si、Ti及Ce掺杂改性ZrO2载体，结果表明：高温老化法制备的ZrSiO4载体的比表面积为纯ZrO2的4倍。当Ti含量为0.2时，所制备的Ru/TiZrO4催化剂活性较高，且稳定性良好。因此选择Ru/0.2TiZrO4作为最佳CWAO处理异噻唑啉酮废水催化剂。Ce改性的ZrO2载体比Ti和Si改性的ZrO2载体强度更大，但制备的催化剂活性较低。 (3) 采用CWAO降解PCP废水，结果表明：提高反应温度、增加氧气分压、减少PCP初始浓度及延长反应时间均可提高PCP的去除率。PCP降解中间产物主要为乙酸、草酸和Cl-离子。PCP催化湿式氧化反应服从准一级动力学模型，其阿仑尼乌斯活化能为96.98kJ/mol。 (4) 采用CWAO降解异佛尔酮 (Isophorone, IP) 废水，结果表明：在CWAO降解IP废水中，响应面法是一种有效的因素分析及建模方法。CWAO降解IP废水最佳反应条件为：T=256.1℃，P=1.6MPa，t=135.8min，m=12.7g/L，H=2.0。在最佳反应条件下，TOC去除率为75.0%。CWAO降解IP废水中，前期主要产物为不饱和环状酮，后期主要产物为乙酸。在410h CWAO连续反应中，TOC去除率保持95%以上，表明Ru/TiZrO4催化剂具有良好的活性及稳定性。 (5) 完成了CWAO催化剂的中试和工业放大制备工作，其规模分别为5kg/批和300kg/批，比小试制备分别放大了100倍和6000倍。CWAO示范装置运行稳定，针对万华现有多种高浓有机废水，COD去除率均大于90%

响应面法优化污泥炭催化湿式过氧化氢氧化降解间甲酚模拟废水

以污水处理厂剩余污泥为原料制备硝酸改性活性炭,用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理间甲酚模拟废水,以实现剩余污泥的资源化利用.使用物理吸附、程序升温脱附(TPD) 、X射线荧光光谱(XRF)等表征方法对污泥炭的物理化学性质进行测定.而后采用响应面法(RSM)优化污泥炭CWPO降解间甲酚的反应条件,选取反应温度、反应时间、初始pH值、过氧化氢(H_2O_2)投加量及催化剂投加量为影响因子,总有机碳(TOC)去除率为响应值,应用中心组合设计(CCD)建立响应值与各影响因子之间关系的二次多项式数学模型,采用后退回归法进行模型精简,并通过方差分析对模型进行可信程度检验.优化结果表明,在反应温度为60 ℃,反应时间为120 min,初始pH= 3.00,H_2O_2投加量为2.03 g?L~(-1),催化剂投加量为0.78 g?L~(-1)的条件下,可达到最佳效果,此时预测模型的TOC去除率为44.6%,间甲酚转化率为100%.通过模型验证实验得到的TOC去除率为46.6%,仅与理论值相差2.0%,在95%的置信区间内,说明该模型具有可靠性.最后采用GC-MS对污泥炭CWPO降解间甲酚中间产物进行分析

响应面法优化污泥炭催化湿式过氧化氢氧化降解间甲酚模拟废水

以污水处理厂剩余污泥为原料制备硝酸改性活性炭,用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理间甲酚模拟废水,以实现剩余污泥的资源化利用.使用物理吸附、程序升温脱附(TPD) 、X射线荧光光谱(XRF)等表征方法对污泥炭的物理化学性质进行测定.而后采用响应面法(RSM)优化污泥炭CWPO降解间甲酚的反应条件,选取反应温度、反应时间、初始pH值、过氧化氢(H_2O_2)投加量及催化剂投加量为影响因子,总有机碳(TOC)去除率为响应值,应用中心组合设计(CCD)建立响应值与各影响因子之间关系的二次多项式数学模型,采用后退回归法进行模型精简,并通过方差分析对模型进行可信程度检验.优化结果表明,在反应温度为60 ℃,反应时间为120 min,初始pH= 3.00,H_2O_2投加量为2.03 g?L~(-1),催化剂投加量为0.78 g?L~(-1)的条件下,可达到最佳效果,此时预测模型的TOC去除率为44.6%,间甲酚转化率为100%.通过模型验证实验得到的TOC去除率为46.6%,仅与理论值相差2.0%,在95%的置信区间内,说明该模型具有可靠性.最后采用GC-MS对污泥炭CWPO降解间甲酚中间产物进行分析

一种杀生剂耦合生石灰处理污泥的方法

一种杀生剂耦合生石灰处理污泥的方法，属于污泥处理技术领域。污泥中含有大量的微生物絮体，通过添加杀生剂和生石灰破坏菌胶团结构释放内部水，采用压滤技术可以达到污泥深度脱水的目的。采用该方法处理后泥饼含水率为40～60wt.%，满足污泥后续处理要求

响应曲面法优化电化学耦合体系预处理焦化废水

针对焦化废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,采用电化学耦合体系进行预处理研究。以原厂污泥制备污泥活性炭(AC)粒子电极,并表征其表面含有羟基、醚基、羰基、羧基等多种含氧官能团,有利于催化反应。考察阴极曝气对预处理的影响及降解机理分析,结果表明曝气有利于开环反应。基于Central-Composite响应曲面法考察外加电压、初始pH、曝气量、AC填充比等因素对预处理的单独影响及交互作用,并以COD去除率为评价指标。结果表明:各因子的影响显著性顺序为AC填充比>初始pH>曝气量>外加电压,其中初始pH和曝气量的交互作用较显著。最佳运行条件为外加电压15V,初始pH5.8,曝气量12.4ml·min^-1,AC填充比50%,反应时间45min,此时COD去除率达46.8%。废水COD由4700mg·L^-1降至2500mg·L^-1,色度去除率为50%,B/C由0.05增至0.37,可生化性明显提高,且能耗较低为0.971kW·h·(kgCOD)^-1。研究表明,采用电化学技术能有效预处理焦化废水,并提高可生化性

响应曲面法优化电化学耦合体系预处理焦化废水

针对焦化废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,采用电化学耦合体系进行预处理研究。以原厂污泥制备污泥活性炭(AC)粒子电极,并表征其表面含有羟基、醚基、羰基、羧基等多种含氧官能团,有利于催化反应。考察阴极曝气对预处理的影响及降解机理分析,结果表明曝气有利于开环反应。基于Central-Composite响应曲面法考察外加电压、初始pH、曝气量、AC填充比等因素对预处理的单独影响及交互作用,并以COD去除率为评价指标。结果表明:各因子的影响显著性顺序为AC填充比>初始pH>曝气量>外加电压,其中初始pH和曝气量的交互作用较显著。最佳运行条件为外加电压15V,初始pH5.8,曝气量12.4ml·min^-1,AC填充比50%,反应时间45min,此时COD去除率达46.8%。废水COD由4700mg·L^-1降至2500mg·L^-1,色度去除率为50%,B/C由0.05增至0.37,可生化性明显提高,且能耗较低为0.971kW·h·(kgCOD)^-1。研究表明,采用电化学技术能有效预处理焦化废水,并提高可生化性