蒽醌-2-磺酸鈉廢水的濕式催化過氧化處理工藝及其催化劑的研究.pdf

1、蒽醌-2-磺酸鈉是一種重要的蒽醌類染料中間體，是合成蒽醌類酸性染料的主要原料，可用于合成活性、還原以及分散染料，這類染料廢水是典型的高濃度、高色度、高酸度的有機(jī)廢水，直接采用傳統(tǒng)的生化和物化方法處理效果不佳。催化濕式過氧化氫氧化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種用于處理難降解廢水的高級氧化技術(shù)，與傳統(tǒng)的濕式氧化技術(shù)相比，濕式催化過氧化技術(shù)能夠降低系統(tǒng)反應(yīng)條件，減少反應(yīng)時間，提高氧化效率，受到了學(xué)者的廣泛重視。本文旨在篩選出一種活性組分分散度更高

2、、活性和穩(wěn)定性更好、更為廉價的催化劑，并優(yōu)化其制備工藝以及濕式催化過氧化反應(yīng)的工藝條件，為實際工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本論文以過渡金屬Cu為主活性組分，通過添加第二活性組分Mn以及摻雜稀土元素Ce，研制出適用于濕式催化過氧化技術(shù)(CWPO)處理含高濃度蒽醌-2-磺酸鈉(SAS)有機(jī)廢水的復(fù)合催化劑。通過考察浸漬液活性組分濃度、浸漬溫度、浸漬時間、焙燒溫度、焙燒時間等催化劑制備參數(shù)對模擬廢水COD去除效果的影響，選擇出最合適的催

3、化劑制備參數(shù)，即Cu2+濃度為6％、Mn2+和Ce3+濃度為2％;浸漬溫度為25℃;浸漬時間為12h;焙燒溫度為500℃;焙燒時間為4h。
　　活性組分在高溫條件下極易溶出的現(xiàn)象嚴(yán)重影響了銅系列催化劑在實際工程上的推廣應(yīng)用，其溶出的方式分為酸性溶出以及反應(yīng)性溶出，其中反應(yīng)性溶出是主要的溶出方式，通過改變進(jìn)水pH、焙燒溫度、添加助劑等方式能夠改善Cu2+溶出情況。摻雜稀土元素Ce后，能有效減少主活性組分Cu2+的溶出量，溶出量由25

4、.4mg·L-1降到了2.7mg·L-1，提高了催化劑的穩(wěn)定性;
　　將最佳條件下制備的催化劑用于濕式催化過氧化降解5g·L-1蒽醌-2-磺酸鈉廢水，通過考察反應(yīng)溫度、攪拌速度、催化劑投加量、雙氧水投加量、進(jìn)水pH等工藝條件對模擬廢水COD去除效果的影響，選擇出最佳反應(yīng)條件:即反應(yīng)溫度為190℃;攪拌速度為500r·min-1;催化劑投加量為4g·L-1;30％H2O2投加量為55mL·L-1;進(jìn)水pH為9。在此工藝條件下，模擬廢

5、水COD去除效果最理想，在反應(yīng)100min后，COD的去除率能達(dá)到95.33％。
　　利用LC-MS對不同反應(yīng)時間蒽醌-2-磺酸鈉的降解產(chǎn)物進(jìn)行分析，得出蒽醌-2-磺酸鈉過氧化氫催化氧化的降解途徑:首先蒽醌-2-磺酸鈉被氧化為2-(4-羥基苯甲酰)苯甲酸，隨后分解生成鄰苯二甲酸以及對苯酚，鄰苯二甲酸被進(jìn)一步氧化成鄰苯酚以及鄰苯醌，而對苯酚則被氧化成對苯醌，鄰苯醌再進(jìn)一步氧化分解成己二烯二酸，己二烯二酸和對苯醌進(jìn)一步降解生成馬來酸，