催化臭氧化催化剂的制备及其降解抗生素废水的研究

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抗生素废水成分复杂,COD浓度高,有机物种类多,毒性大,是难降解的高浓度有机废水之一。目前国内外制药企业基本上采用物化预处理,二级生化处理的传统工艺进行抗生素废水处理,但是处理后的废水仍含有较多难以降解的有机物,难以达到我国《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB21903-2008),因此需对抗生素废水进行深度处理。本课题以石家庄某抗生素生产企业的抗生素废水为研究对象,采用非均相催化臭氧化技术对其进行深度处理,制备了两种催化臭氧化催化剂,并对其降解抗生素废水的工艺条件进行了探究,进而为该项技术的实际应用提供一定技术支撑。主要研究内容如下:1)硅藻土催化剂的制备:以硅藻土为载体,用热处理法对载体进行改性,采用浸渍法制备催化剂。研究表明,在浓度为0.50 mol/L(以Cu2+计)的Cu(NO3)2、Mn(NO3)2溶液中,C(Cu2+):C(Mn2+)=1:1,浸渍时间12 h,焙烧温度500℃,焙烧时间5 h条件下制备的Cu Ox-Mn Ox/硅藻土催化剂具有较高的活性。对该催化剂进行重复实验,平均COD去除率稳定在81.32%左右,表明所制备的催化剂具有良好的可重复性。对催化剂用SEM,XRD,XRF进行表征,表明制备的催化剂负载的活性组分为Cu O,Mn O2。2)活性炭催化剂的制备:以活性炭为载体,在150 W功率下超声60 min对载体进行改性,采用浸渍—沉淀法制备催化剂。研究表明,在8%Fe(NO3)3溶液中浸渍12 h,用1 mol/L的Na OH溶液调至p H=10,沉淀1 h,焙烧温度300℃,焙烧时间3h条件下制备的Fe Ox/活性炭催化剂具有较高的活性,抗生素废水COD去除率最高可达77.80%。3)催化臭氧化降解抗生素废水工艺条件的探究:用制备的催化剂降解抗生素废水,进行工艺条件的探究,得出硅藻土催化剂和活性炭催化剂反应的最佳工艺条件均为:臭氧气体通量为1 L/min,催化剂投加量2 g/L,初始p H为9。在最佳工艺条件下,硅藻土催化剂对抗生素废水的COD去除率为87.93%,活性炭催化剂对抗生素废水的COD去除率为82.95%。
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