硫鐵礦燒渣催化類Fenton深度處理印染廢水研究.pdf

1、礦物類Fenton體系由于改善了傳統(tǒng)Fenton試劑用量大、反應(yīng)pH較低以及泥量大等諸多問題，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。礦物類Fenton以其非均相催化氧化的特點，便于催化劑的回收再利用，在印染廢水的深度處理以及中水回用方面，展示了很好的應(yīng)用潛力。
　　本研究以硫鐵礦、Fe(Ⅲ)以及硫鐵礦燒渣做為主要催化劑，探討了新型類Fenton深度處理印染廢水的可行性?？疾炝藛为欶e3+/H2O2體系中催化脫色效果的影響因素。研究了硫鐵礦燒

2、渣(PyC)以及負(fù)載Bi改性硫鐵礦燒渣(Bi-PyC)的催化活性及其制備和表征，證明了負(fù)載Bi催化劑良好催化性能的優(yōu)勢。在實際廢水處理中，比較了硫鐵礦類Fenton較傳統(tǒng)Fenton的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。具體研究工作及主要結(jié)論如下:
　　(1)研究了Fe3+/H2O2體系降解酸性大紅GR的性能和影響因素。正交實驗結(jié)果表明pH對酸性大紅GR降解去除率的影響最大，其次是H2O2的投加量，最后是Fe3+的投加量。對于50mg/L的酸性紅染料模

3、擬廢水，雙氧水投加量和Fe3+投加量的增加會促進(jìn)染料的脫色，增加到一定程度，促進(jìn)效果趨于穩(wěn)定。在pH=3時，50mg/L的酸性紅染料脫色的最佳條件為H2O2投加量0.1mL/L，F(xiàn)e3+投加量25mg/L。在pH較低時，F(xiàn)e3+/H2O2體系中能夠瞬時產(chǎn)生Fe2+，實驗結(jié)果表明Fe3+比Fe2+具有更好的催化脫色效果。
　　(2)首次將硫鐵礦燒渣作為載體，通過負(fù)載Bi制備了新的催化劑，改善了燒渣的催化反應(yīng)活性。礦物類Fenton降

4、解50mg/L的酸性大紅GR染料，未負(fù)載燒渣在pH=3的條件下，投加0.1mL/L雙氧水與5g/L燒渣，反應(yīng)120min后，脫色率可達(dá)到90.1％;而負(fù)載Bi燒渣在pH=3.0的條件下，只需投加0.05mL/L雙氧水與2g/L負(fù)載Bi燒渣，10min脫色率即可達(dá)到90.1％，大大節(jié)省了試劑的用量，并縮短了脫色反應(yīng)時間。在回用效果對比方面，未負(fù)載燒渣需要在pH=3的酸性條件中，回用效果穩(wěn)定但需要耗時90min;而煅燒450℃燒渣在pH=3

5、、pH=4、pH=5的條件下10min內(nèi)脫色率即可達(dá)到90％以上，且回用效果較好，即使在pH=6的較高條件下，染料脫色率仍有40％以上。
　　(3)借助SEM、XRD、EDS、BET以及紅外光譜等分析手段，對負(fù)載Bi燒渣進(jìn)行了表征，并與其制備過程的不同燒渣進(jìn)行對比。研究發(fā)現(xiàn)硫鐵礦燒渣負(fù)載前主要為無定形的塊狀，呈現(xiàn)堆積狀態(tài)，經(jīng)過負(fù)載后外觀形貌發(fā)生微小變化，有球狀出現(xiàn)，且球形外部有類似堆積塊附著。燒渣比表面積為0.8m2/g，負(fù)載后比

6、表面積減小，主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，其XRD晶型變化以及EDS元素比例共同表明燒渣主要物相結(jié)構(gòu)由Fe3O4變化為Fe2O3。而且發(fā)現(xiàn)礦物類Fenton中，F(xiàn)e2O3的催化效果要好于Fe3O4。發(fā)現(xiàn)負(fù)載Bi的催化優(yōu)勢表現(xiàn)在:可促使反應(yīng)體系pH下降，溶出的少量鐵離子能與燒渣本身發(fā)生耦合脫色作用，提高了催化反應(yīng)效果。
　　(4)在污水廠處理廠，以實際印染廢水二級生化出水為目標(biāo)，進(jìn)行了硫鐵礦催化類Fenton深度處理印染廢水的工程可行性研

7、究。引入單位COD平均處理成本的概念，即去除單位質(zhì)量COD花費的成本，對比研究了硫鐵礦類Fenton較傳統(tǒng)Fenton深度處理實際印染廢水的經(jīng)濟成本優(yōu)勢。硫鐵礦類Fenton較傳統(tǒng)Fenton更節(jié)省試劑用量，H2O2投加量約0.15mL/L時，COD從129mg/L降到53.8mg/L，COD去除率為58.3％，硫鐵礦類Fenton中COD平均處理成本為0.0133元/g，相對傳統(tǒng)FentonCOD平均處理成本0.0199元儋更為經(jīng)濟。

8、同時硫鐵礦類Fenton拓寬了傳統(tǒng)Fenton的pH應(yīng)用范圍，利于工程實際應(yīng)用。而硫鐵礦燒渣重復(fù)使用性能較好，通過負(fù)載Bi能夠進(jìn)一步將反應(yīng)時間從24h大大縮短為4h，試劑用量也相對節(jié)省，進(jìn)一步提高了處理效果。
　　本研究提出硫鐵礦燒渣類Fenton作為深度處理印染廢水的一項新技術(shù)，并發(fā)現(xiàn)負(fù)載Bi的制備過程提升了硫鐵礦燒渣催化性能，在實際廢水深度處理中，硫鐵礦類Fenton表現(xiàn)出了試劑用量節(jié)省、pH適用范圍廣，COD去除效率高的優(yōu)勢