论文部分内容阅读
三次采油技术的广泛使用产生了大量含聚丙烯酰胺(PAM)废水,其处理方法包括生物降解法、化学氧化法和吸附法等。Fenton反应是最常用的化学氧化法,常采用均相催化剂,存在活性组分流失、H202利用率低、pH要求严格、易形成铁泥沉淀和催化剂回收困难等缺点。吸附法则存在吸附剂吸附容量较低的问题。本文拟采用两种方法处理含PAM废水,其一是将Fe系催化剂固载化,实现非均相Fenton催化氧化法；其二是将高比表面积的分子筛作为吸附剂用于吸附处理含PAM废水。在非均相Fenton催化氧化法中,以Fe为活性组分,分别以水滑石类化合物(LDH)、γ-Al2O3和NaY分子筛为载体,采用饱和浸渍法(IM)、干混法(MX)和微波法(MW)制备非均相Fenton催化剂,研究了载体类型和制备方法以及反应时间、温度、pH、催化剂和H202用量等对催化剂降解PAM性能的影响。在分子筛吸附法中,首先研究了分子筛种类(Y、ZSM-5、Beta)对PAM吸附性能的影响,发现Beta具有最佳的吸附性能,继而在不同的原料配比、晶化条件和改性处理条件下制备了具有不同物化性质的Beta分子筛,表征其物化性质,测试其PAM吸附性能,得到吸附剂物化性质与吸附性能之间的关系,同时借助吸附动力学和吸附等温线,推测PAM在Beta上的吸附行为和吸附机理。通过本文研究,得到以下结果：1.以Fe(N03,)3为前驱体,NaY分子筛为载体,采用MW法制备的非均相Fenton催化剂具有最佳活性,活性组分最佳负载量为5%。最佳处理条件为：反应时间1h,反应温度30℃,体系pH值2-4,催化剂用量5g/L,H202用量为7mL/L,对浓度为200mg/L的PAM降解率为86.6%。2.在Y、ZSM-5和Beta分子筛中,Beta具有较高的比表面积,较大的孔道尺寸,高的介孔比例和开放的孔道,有利于PAM的吸附。Na-Beta对PAM的吸附性能随相对结晶度(Rc)增加而提高,水热晶化过程中,长的晶化时间和高的晶化温度有利于提高Rc。H-Beta的PAM吸附性能优于Na-Beta,其可通过骨架外阳离子的静电作用、Si-O和Al-OH基团对PAM中酰胺基团的氢键作用强化吸附性能。H-Beta对PAM的吸附性能随硅铝比的提高而下降。不同初始浓度条件下,H-Beta对PAM的吸附动力学曲线符合准二级动力学模型,在低PAM浓度下,表现为化学吸附,而高浓度下则表现为物理吸附。H-Beta对PAM的吸附等温线在低PAM平衡浓度区符合Langmuir单层吸附特征,单层饱和吸附量可达70.2 mg/L；在高平衡浓度区由于PAM的疏水缔合作用加强而形成多层吸附。吸附PAM的最佳操作条件为：体系pH值2-4,吸附剂用量5g/L,吸附时间4 h,对浓度为200 mg/L的PAM溶液,脱除率可达95.2%,远高于常规吸附剂,如活性炭、活性白土、膨润土和蒙脱土