微波_等离子体作用下催化氧化煤制乙二醇生化尾水

1996 ） 。 国家一级排放标准（ GB 8978关键词 煤制乙二醇； 微波催化氧化； 深度处理 X752 文献标识码 A 9108 （ 2017 ） 02085205 文章编号 1673DOI 10. 12030 / j． cjee． 201509190 中图分类号
Catalysis oxidation experiments on coaltoglycol biochemical effluents with microwave plasma technology
CuOMnO2 CeO2 / γAl2 O3 ， 干燥后装入自封袋。 1. 4 实验方法 实验完成后将 1 L 水样用滤纸过滤， 分离催化剂后放入烧杯中待测。 pH 采用玻璃电极法测定； COD UV410 均采用分光光度法测定。 采用重铬酸钾法测定； UV254 、 实验所用容器为自制有机玻璃反应器， 呈球状， 有效容积为 1 L。实验时一次性加入 1 L 水样， 一定 开启低温等离子体发生器， 连续通入等离 量催化剂， 子体； 在反应进行时， 每 10 min 中进行 3 min 微波照 射。反应装置如图 1 所示。
2
结果与讨论
等离子体浓度、 催化剂投加量、 反应时间、 微波 功率等因素均会影响废水的处理效果， 本实验主要 研究了上述各因素对微波催化等离子体氧化生化尾 UV254 和 UV410 ） 的去除效果 水各特征污染物 （ COD、 （ η ） 的影响。 2. 1 不同方法的影响
－1 实验研究了溶液初始 pH = 7 ， 反应时间 50 min， 催化剂投加量 20 g · L ， 等离子体投加量 80 mg · －1 L ， 微波功率 660 W， 实验水样 1 L， 不同方法对生化尾水处理效果的影响 ， 结果如图 2 所示。由图 2 可以 COD 去除率仅有 5% ， 单独用微波照射时， 表明单独微波并不能有效去除生化尾水中的有机污染物 。 看出， COD 去除率约为 30% ， 单独加入等离子体时， 并且在 40 min 时已经接近去除极限。 催化剂和等离子体同
Abstract Microwaveplasma catalysis oxidation technology was used for advanced oxidation experiments on coaltoglycol biochemical effluents． The effects of the different methods，the plasma dosage，catalyst dosage， and the reaction time on the removal of COD，UV254 ，and UV410 in the biochemical effluents were investigated． in comparison The results showed that microwaveplasma catalysis oxidation technology was quicker and superior， with other methods，for treating the biochemical effluents of coaltoglycol biochemical effluents． In optimal conditions ，with the catalyst dosage 20 g·L － 1 ， reaction time 40 min， microwave power 660W， and the plasma dosage 80 mg ·L － 1 ，the removal rate for COD，UV254 ，and UV410 reached 78% ，52% ，and 68% ，respectively． This effluent met the requirements of the national integrated wastewater discharge standard （ GB 89781996 ） ． Key words coaltoglycol； microwave plasma catalysis； advanced treatment 我国是以煤为主要能源的国家， 而废水污染问题是煤化工行业的重要制约因素 。 某企业的煤制乙二 醇项目排放的废水里含有大量的铵盐 、 酚类、 多环芳烃等有毒有害物质， 是一种难降解有机高浓度工业废 水
－1 COD 去除率逐渐稳定到最大约 78% 。 当等离子体投加量达 80 mg·L 时， 各项指标去除率趋于稳定， －1 综合考察选择等离子体投加量 80 mg·L 。 ［11 ］
LIU Haoliang， LU Xi， LIU Zhiying， XU Yanhua *
College of Environment，Nanjing University of Technology，Jiangsu Key Laboratory of Industrial WaterConservation ＆ Emission Ｒeduction，Nanjing China 210009 ，
［1 ］
， 一直是国内外工业废水处理领域的一大难题 。目前， 国内外处理方法主要包括脱酚、 脱氨和除油等
A2 / O 和活性污泥法等生化处理两部分工艺［2］。生化处理尾水通常存在 COD 超标、 物化预处理和 A / O、 色 度过高等问题， 急需有效处理达标排放。 ［3 ］ 等离子体氧化技术具有经济高效、 二次污染小、 设备简单等优点 ， 是一个很有应用前景的处理技 术。目前， 等离子体氧化技术对许多污染物都有很好的去除效果
Al2 O3 ， 硝酸铈（ AＲ） 。实验用水为去离子水。实验所采用的载体为 γ要求直径为 5 mm 左右。 1. 2 实验用水 实验水样取自某煤制已二醇企业的生化尾水 。该生化尾水 COD 未达到国家排放标准要求， 不能直接 －1 －1 －1 。 ： COD 180 mg · L ； UV 1. 646 cm ； UV 0. 371 cm ； 6. 3 mg · L － 1 ； 挥发 排放 其具体水质指标 氨氮 254 410
854
环 境 工 程 学 报
第 11 卷
作用。其原因可能是微波加热时能够使废水中有机污 染物偶极转向极化， 由于微波场高速变向， 偶极转向极 从而一部分微波能转化为热 化跟不上微波场的变化， ［8 ］ 能 。此外催化剂能够吸收微波， 并与其作用将反应 体系中 的 水 转 化 为 具 有 较 强 氧 化 性 能 的 羟 基 自 由 ［910 ］ ， 基 从而破坏生化尾水中有机物， 降低废水 COD。 COD 去除率 43% ， 而微波和催化剂同时使用， 表明微 波和催化剂能产生良好的催化氧化性能， 但是远远不 及微波、 催化剂、 等离子体共同使用时 78% COD 的去 除率， 因此选用微波等离子体共同催化氧化生化尾水 。 2. 2 等离子体投加量的影响 在 20 ℃ ， 溶液初始 pH = 7 ， 催化剂投加量为 20 g· －1 L ， 反应时间为 40 min， 微波功率为 660 W， 实验水样
第2期

刘浩亮等： 微波等离子体作用下催化氧化煤制乙二醇生化尾水
853
UV254 和 UV410 的去除效果确定了最佳实验条件， 过考察废水的 COD、 以期为微波等离子体催化氧化的应 用提供一些理论支持。
1
1. 1
实验部分
实验仪器和试剂 2000K 低温等离子体发生器； PHS3C 型 pH 计； UV2600 型紫外可见分光光度计。 仪器： CTP试剂： 氢氧化钠（ AＲ） ； 浓硫酸（ AＲ） ； 重铬酸钾 （ AＲ ） ； 硫酸亚铁铵 （ AＲ ） ； 硝酸锰 （ AＲ ） ； 硝酸铜 （ AＲ ） ；
－1 酚 0. 15 mg·L ； pH 7 ～ 8 。 UV254 反映的是水中含 CC 双键和 CO 双键的芳香族化合物， 其中， 是考察水中小分子有机物去除
情况的重要参考指标； UV410 主要反映水中具有较大共轭体系的有机化合物 ， 如水中的大分子腐殖酸等， 它
［7 ］ 们是地表水中主要的成色物质， 是考察水中大分子有机物的去除情况的重要参考指标 。 NH3 N、 由于经二次生化处理后的工艺废水 pH、 挥发酚均能达国家一级排放标准， 而 COD 远超排放 －1 因此， 有必要对其进行深度处理。 标准（ 100 mg·L ） ， 1. 3 实验用催化剂 －1 0. 05 mol· L － 1 硝酸铜溶液和 0. 01 mol · L － 1 的硝酸 按等体积浸渍法配制 0. 05 mol·L 硝酸锰溶液、 Al2 O3 置于溶液中 12 h， 铈溶液， 将 γ经 110 ℃ 干燥后放入马弗炉里于 600 ℃ 焙烧 6 h， 制得实验用催化剂
－1 反应时间 40 氧化法比其他方法能更快速有效的处理煤制乙二醇生化尾水 。 在最优实验条件： 催化剂投加量 20 g · L ， －1 min， COD、 UV254 和 UV410 的去除率分别达到了 78% 、 52% 和 68% ， 微波功率 660 W， 等离子体投加量 80 mg·L 下， 达到了
［46 ］
， 但在煤制乙二醇废水处理方面却鲜
有报道。本实验将微波、 催化剂与等离子体相结合， 研究了不同方法对煤制乙二醇废水的处理效果， 并通
基金项目： 江苏省科技成果转化专项资金资助项目（ BA2013057 ） 收稿日期： 2015 － 09 － 22 ； 录用日期： 2015 － 12 － 25 mail： liuhaoliang0906@ 163. com 第一作者： 刘浩亮（ 1989 —） 男， 硕士研究生， 研究方向： 化工废水处理技术研究与应用。E* 通信作者， Email： yanhuaxu18@ hotmai． com
图1 Fig． 1
微波催化等离子体氧化反应装置示意图 Diagram of microwave catalysis plasma oxidation