微納米氣泡協(xié)同Cu@CAC降解有機(jī)污染物的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、工業(yè)廢水是一類水質(zhì)狀況復(fù)雜、有機(jī)污染物和鹽濃度高、難以直接生化處理的有機(jī)廢水，尋找一種處理效率高且無二次污染的物化處理方法是本課題的目標(biāo)。本課題將微納米氣泡與銅系柱狀炭相結(jié)合，比較了射流和噴頭兩種減壓釋放裝置對微納米氣泡物化性能的影響，制備兼具高活性和高穩(wěn)定性的活化分子氧催化劑，協(xié)同微納米氣泡對高濃度有機(jī)物進(jìn)行礦化降解研究。研究成果包括以下四項(xiàng)內(nèi)容:
　　1)兩體系在微納米氣泡和納米氣泡的數(shù)量和分布上具有不同之處。射流體系納米氣泡

2、濃度高，納米氣泡粒徑分布在100～400nm，而噴頭體系產(chǎn)生的微納米氣泡濃度大，氣液傳質(zhì)速率高。氣泡粒徑和氣液紊流效應(yīng)分別是影響兩體系氣液傳質(zhì)的重要因素。射流體系的最佳操作條件為Q泵/L=1∶14.7，Q射=32mL/min，噴頭體系的最佳操作條件為Q泵/L=1∶13.2。
　　2)以亞甲基藍(lán)為有機(jī)污染物的模型化合物，在應(yīng)用微納米氣泡降解有機(jī)污染物的過程中，需要添加消泡劑以減緩水體的發(fā)泡現(xiàn)象。其中噴頭體系的發(fā)泡效應(yīng)明顯高于射流體系

3、，且消泡劑能夠明顯改善噴頭體系的有機(jī)物降解效果。pH值、溫度和鹽濃度是影響兩體系降解亞甲基藍(lán)效果的重要指標(biāo)，降解過程中射流體系pH值增長速率更快。噴頭體系對6mg/L亞甲基藍(lán)100min的降解率最高可達(dá)到89％以上。亞甲基藍(lán)降解機(jī)制以羥基化作用為主，最終產(chǎn)物為1，2，4-丁醇。
　　3)以NaOH預(yù)處理后的柱狀活性炭(Columnar activated carbon，CAC)為載體負(fù)載的銅系催化劑(Cu@CAC)具有較高的疏水特

4、性，在N2氣氛中焙燒后可以促進(jìn)銅氧化物擴(kuò)散進(jìn)入體相，Cu2+的酸性溶出量減少3倍左右。助劑Ce、Zr的添加能夠明顯改善銅氧化物分散度，促進(jìn)Cu2+向還原態(tài)轉(zhuǎn)變，提高催化劑表面的吸附氧容量，改善亞甲基藍(lán)降解效果。Cu2+溶出量可以達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　4)微納米氣泡協(xié)同柱狀銅炭在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，對20mg/L的亞甲基藍(lán)降解率達(dá)到70％，TOC去除率達(dá)到53％。另外，柱狀銅炭能夠充分利用微納米氣泡中的溶解氧和自由基，協(xié)同進(jìn)行高