催化湿式过氧化法处理蒽醌-2-磺酸钠废水

Posted 2023-01-11 催化剂

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摘要：以过渡金属Cu为主活性组分，通过加入第2活性组分Mn和稀土元素Ce，研制出适用于催化湿式过氧化法（CWPO）处理含高浓度蒽醌-2-磺酸钠有机废水的复合催化剂。考察了活性组分配比对催化剂的催化活性和稳定性的影响，并利用SEM和XRD表征手段，研究了掺杂Ce对催化剂表面微观结构的影响。结果表明，当Cu、Mn和Ce的质量比为￣时，催化剂的催化性能最佳，在100 min内，废水COD的去除率能达到95.3%；掺杂Ce能有效提高活性组分在催化剂表面的分散程度从而改善催化剂的催化活性，并能有效抑制Cu的溶出。通过LC-MS分析该催化剂催化氧化蒽醌-2-磺酸钠降解过程中的代谢产物，推断出了催化氧化降解蒽醌-2-磺酸钠的途径。

蒽醌染料是含有蒽醌结构或多环酮结构的染料，是目前除了偶氮染料以外用量最大的一类染料。蒽醌-2-磺酸钠是一种重要的蒽醌类染料中间体，是合成蒽醌类酸性染料的主要原料，可用于合成活性、还原以及分散染料。这类染料废水是典型的高浓度、高酸度、高色度和高盐度有机废水，废水中含有大量的多环芳香族化合物，BOD5/COD较低，不易被氧化，采用传统的生化和物化方法处理效果不佳。

催化湿式过氧化氢氧化（CWPO）是在催化湿式氧化（CWAO）的基础上发展而来的一种用于处理难降解废水的高级氧化技术。通过在废水中加入H2O2，使其在催化剂的作用下产生具有强氧化能力的HO.，从而破坏污染物分子的结构。

近年来，对于催化湿式过氧化法的研究十分活跃，艾先立等在铁负载量为2%，温度300°C条件下焙烧4h制备出Fe/AC复合催化剂，在进水PH=5，30% H2O2投加量为1.8ml时，废水COD去除率达到了96.5%。用CWPO法处理偶氮染料废水，在进水PH=5，反应温度为50°C的条件下反应30min，废水COD去除率达到了76.1%。

本研究以过渡金属Cu为催化剂主活性组分，通过添加第2活性组分Mn和稀土元素Ce，制备出适合处理含高浓度蒽醌-2-磺酸钠废水的Cu-Mn-Ce/分子筛复合负载型催化剂，同时通过液质联用（LC-MS）分析了蒽醌-2-磺酸钠在氧化过程中的降解产物，提出其降解途径，以期为实际工程应用提供理论依据。。

1实验部分

1.1实验装置与方法

实验装置主体由1.0L高压反应釜（威海汇鑫化工机械有限公司制造）和控制仪组成，设计最大反应压力和最高温度分别为20MPa和350°C。反应釜内配备搅拌器（最大转速为1500r/min）和取样装置，取样口连通釜内插底管，管口配针型阀，在针型阀后加装一个不锈钢的蛇形盘管，以提高取样的可操作性和稳定性。控制仪可以显示并控制反应釜内的温度和压力，催化湿式过氧化设备示意图见图1。

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