载银活性炭催化氧化焦化废水的应用研究_朱静

第27卷第2期2004年4月煤炭转化COALCONVERSIONVol.27No.2Apr.20041)硕士生、讲师;2)教授、硕士生导师,贵州工业大学化学与生物工程学院,550003贵阳;3)博士,美国Macomd大学,48312美国密西根州收稿日期:2003-12-21;修回日期:2004-02-11载银活性炭催化氧化焦化废水的应用研究朱静1)曾祥钦2)李蕾3)摘要通过对不同金属负载在活性炭(AC)上的催化性能研究,确定银负载在活性炭上后具有突出的催化性能.在焦化废水的处理中,用载银活性炭作催化剂,30%的H2O2作氧化剂,室温下进行回归正交实验,得出了实验回归方程,并找出了最佳的实验条件,即每100mL焦化废水需用Ag-AC1.5g,H2O23mL,pH=3,CODcr值去除率在85%以上.关键词回归正交实验,焦化废水,活性炭,银,催化活性,CODcr中图分类号X784,TQ424.10引言在焦化废水中含有数量较多的酚、氰、杂环芳烃和多环芳烃等有毒且难生物降解的有机物质,若不处理将严重污染水体.我国每年都有大量的焦化废水产生,对焦化废水的治理成为工业废水处理的重要课题之一.对焦化废水的治理方法很多,可以通过制备高强氧化性能絮凝剂的混凝处理[1],也可以采用生物膜处理焦化废水[2],还可以采用Feton试剂直接氧化处理[3],或用催化空气氧化法来处理废水.[4]在20世纪80年代还发展起了一种治理高浓度、难降解有机废水的湿式催化氧化技术(catalyticwetoxiodation,简称CWO)[5,6],利用水在超临界状态下处理有机废水的超临界氧化法[7]等;而活性炭在水和废水的处理中的应用由来已久[8],但主要用于饮用水的净化和废水的深度处理上.H2O2是一种常用的处理工业废水的药剂,有较强的氧化性,但反应速度较慢,往往需要外加催化剂[9],如Mn,Pb,Au和Fe等金属化合物,但这些催化剂投加到废水中后很难回收.本文用银盐沉积到活性炭表面,利用银的催化活性,使H2O2分解焦化废水中的有机物,降低其CODcr值.室温下可以将焦化废水的CODcr从2000mg·L-1～2500mg·L-1降至300mg·L-1以下,去除率在85%以上.载银活性炭在回收再生后,连续使用3次,处理效果均不变.1实验部分1.1实验设备及药品101型泰特牌电热鼓风干燥箱;JB50-D型增力电动搅拌机.2mm×1mm×1mm园柱型颗粒状活性炭.H2SO4,AgNO3,K2Cr2O7,HgSO4,摩尔盐和30%H2O2等均为分析纯试剂.1.2催化剂的制备将颗粒状活性炭用NaOH溶液浸渍1d后,用去离子水洗至中性;继续用HNO3浸渍1d,再用去离子水洗至中性,过滤后,放入烘箱中干燥,冷却备用.将处理好的活性炭加入到一定浓度的AgNO3溶液中浸渍,过滤后,用去离子水洗至无Ag+离子析出,过滤,放入烘箱中干燥,活化,取出后放入干燥器中冷却备用.1.3实验步骤取焦化废水100mL加入30%H2O21mL,再用2mg·L-1HNO3调节废水样品pH=3,加入载银活性炭1g,搅拌0.5h,静置24h,取上层清液,测定CODcr值.2结果与讨论2.1催化剂的优选称取一定量的活性炭,用浓度为2.5%的不同的可溶性金属盐溶液浸渍1d,洗涤至无金属离子析出后,过滤,放入烘箱中干燥,活化.冷却后即制得负载不同金属(化合物)的活性炭.用负载不同金属的活性炭对废水样品进行处理,测定处理水的CODcr值,实验结果见表1.表1载不同金属(化合物)活性炭的催化活性Table1Catalyticpropety'scomparisonsofactivatedcarbonwithdifferentmetallicionNo.CatalystOriginalwater'sCODcr/(mg·L-1)Treatmentalwater'sCODcr/(mg·L-1)Removalefficiency/%1AC2351.3760.067.702Cu-AC2351.3289.987.673Fe-AC2351.3379.183.884Mn-AC2351.3356.884.825Cr-AC2351.3423.782.006Ag-AC2351.3151.693.367Mn-Ni-AC2351.3608.174.148Mn-Fe-AC2351.3399.083.039Mn-Cr-AC2351.3394.383.2310Ag-Fe-AC2351.3287.287.8011Ag-Ni-AC2351.3209.091.1112Ag-Ca-AC2351.3174.292.5913Cu-Mn-AC2351.3380.183.80AC:Standforactivatedcarbon.由表1的结果可以看出,载银的活性