基于Al基的复合催化剂的制备及催化降解含氰废水的性能研究

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近年来,工业技术的快速发展,给各类工业废水的处理带来了极大的挑战。目前工业废水的大量排放已经对环境造成了严重的污染,特别是含氰废水,其毒性较大对环境的影响更加深远。含氰废水的来源较为广泛,焦化、医药、化纤、塑料、选矿、电镀、煤气、农业、冶金、金属加工等行业都会产生含氰废水。然而,目前含氰废水的处理情况仍不容乐观,未达标排放的含氰废水影响着环境生态平衡与人类健康。因此,研究开发含氰废水处理方法以解决含氰废水未达标排放的问题,显得迫在眉睫。本文采取了非均相类Fenton催化降解含氰废水方法,使用制备和优化的Al基复合催化剂,并以H2O2为氧化剂,对含氰废水进行降解,同时对降解工艺进行探究。采用均相沉淀法制备出载体γ-Al2O3,通过浸渍法负载活性组分,以丙烯腈废水的COD降解率为指标。根据筛选实验对比可知,催化剂Cu O-Nd2O3-Co3O4/γ-Al2O3对催化H2O2降解丙烯腈具有最好的效果,其中Cu O-Nd2O3-Co3O4质量分数分别为2%-2%-2%的催化剂具有最佳性能。对催化剂Cu O-Nd2O3-Co3O4/γ-Al2O3进行重复使用性能测试,其结果显示,催化剂在使用6次之后,废水的COD降解率仍能将近90.0%,这说明催化剂Cu O-Nd2O3-Co3O4/γ-Al2O3具有良好的重复使用性和稳定性。通过XRD、FT-IR、SEM、EDS和XPS表征方法对载体以及Al基复合催化剂进行结构分析。结果表明,催化剂载体为γ-Al2O3,具有不规则形状,为介孔材料。掺杂的活性组分均已负载到载体表面,并且没有改变载体的结构。反应前后的催化剂价态没有变化,其在反应过程中只起改变反应速率的作用。使用非均相类Fenton法对丙烯腈废水和腈纶废水进行降解,探究原始COD浓度、催化剂使用量、溶液p H、H2O2使用量和反应温度对催化降解过程的影响。结果表明:利用本实验制备的Al基复合催化剂可以高效降解丙烯腈废水,其中,最优丙烯腈废水COD浓度为2500mg/L,最优催化剂使用量为10 g,最优反应溶液初始p H为8,最佳H2O2使用量为30 m L,其质量分数比为28:1,最佳反应温度为70℃,在最优条件下,即对COD为2500 mg/L的丙烯腈90 min最优降解率可达94.7%;利用本实验制备的Al基复合催化剂可以高效降解腈纶废水,其中,最优腈纶废水COD浓度为700 mg/L,最优催化剂使用量为5 g,最优反应溶液初始p H为7,最佳H2O2使用量为20 m L,其质量分数比为12:1,最佳反应温度为80℃,在最优条件下,即对COD为700 mg/L的腈纶60 min最优降解率可达89.1%。
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