均相催化湿式氧化法处理乙氧基喹啉合成工艺废水

湿式氧化(WetAirOxidation，简称WAO)是20世纪50年代发展起来的一种重要的处理有毒、有害、高浓度的有机废水的有效处理方法，是利用空气在一定的温度及压力下对废水中的有机物进行液相氧化转变成CO2和H2O[2]。WAO技术不加催化剂，需要较高的温度和压力。催化湿式氧化技术(CatalyticalWetAirOxidation，简称CWAO)是国际上八十年代中期在WAO基础上发展起来的新技术，由于采用了催化剂，降低了温度和压力，因而减少了设备投资和处理费用。本文采用均相催化湿式氧化处理冲洗废水，在研究的实验条件下，得到了很好的处理效果。1试验部分1.1废水来源及性质试验所用废水为某精细化工厂生产饲料添加剂的车间冲洗废水，其水质为：COD30780mg/L，TOC12274mgL，色度100倍，TN328mg/L，pH值7.56，颜色为紫黑色。1.2试验装置试验在GSH-1型高压釜内进行，反应器选用钛钢加工而成的反应装置，抗酸、碱介质的腐蚀。高压釜设备有效容积为1L，设计温度350℃、压力20MPa。装备有环形永磁偶合搅拌器及GSH-1型高压釜精密控制台，反应器内部装有冷却盘管。装置图如图1。1.3试验方法每次取废水500mL，加热到设定温度，通入高压氧气，升至反应要求的总压(压力表显示的为水蒸图1试验装置1.氧气钢瓶；2.压力控制阀；3.取样管；4.磁力搅拌；5.压力表；6.释放阀；7.温控仪；8.反应器；9.加热电炉；10.进料口P10P45T7126983均相催化湿式氧化法处理乙氧基喹啉合成工艺废水方宗堂1，王宏1，朱世云1，蔡伟民1，郝薇2（1.上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240；2.哈尔滨市环境监测中心站,黑龙江哈尔滨150076）摘要:在高压反应釜内,以硝酸铜为催化剂,研究了均相催化湿式氧化乙氧基喹啉合成工艺废水。探讨了温度、催化剂用量对废水处理效果的影响,并与不加催化剂的湿式氧化作比较。试验结果表明:提高温度和Cu2+浓度有利于污染物的去除,当Cu2+浓度为0.25mg/L时,温度为220℃,总压为8MPa条件下,COD和色度的去除率分别达到99.0%和98.0%。均相催化湿式氧化中硝酸铜显示出了很好的催化活性,与不加催化剂的湿式氧化相比,其去除率分别提高了32.0%和18.0%。反应后的出水出现了低的pH值,高效液相色谱检测出了大量的短链酸的存在。关键词:均相催化湿式氧化;乙氧基喹啉;废水处理;短链酸中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2005)11-0061-03收稿日期：2004-11-10作者简介：方宗堂(1981-)，男，硕士研究生，研究方向为难降解废水的高级氧化技术联系电话：021-54085377；E-mail:fztcheer2008@sjtu.edu.cn。第31卷第11期2005年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.31No.11Nov.,200561气和氧气的总压力)，然后关上氧气阀门。记为反应零点，反应时间为3h。在均相催化的条件下(硝酸铜溶于废水中，Cu2+为均相催化剂)，研究了温度、催化剂用量对COD和色度的去除率的影响，并与不加催化剂的湿式氧化结果相比较。反应后出现了低的pH值，并用高效液相色谱检测短链酸浓度。1.4分析方法COD采用国标GB11914-89重铬酸盐法测定；色度采用国标GB11903-89稀释倍数法测定；短链酸采用SHIMADZUHPLC-2010高效液相色谱检测。2结果与讨论2.1温度对污染物去除的影响在CWAO处理废水工艺中，温度是影响氧化反应速度最重要的因素，铜离子浓度为0.25mg/L，总压为8MPa时，温度变化对COD和色度去除率的影响,见图2和图3。从图2和图3的处理结果可以看出，当保持总压力为8.0MPa不变时，随着反应温度的增加，污染物的去除率不断增加，说明了温度对COD和色度去除率有重要影响[3~5]。当温度达到220℃时，COD和色度的去除率分别达到了99.0%和98.0%。温度继续升高，均相条件下则提高不明显，因此最佳的反应温度为220℃。同时，均相催化与不加催化剂湿式氧化相比，在相同实验条件下，COD及色度去除率有显著提高，在温度为220℃，总压为8MPa条件下，COD和色度的去除率分别提高了32.0%和18.0%。2.2催化剂用量对污染物去除的影响在温度为220℃，总压为8MPa条件下，探讨了催化剂用量对污染物去除率的影响。Cu2+浓度分别为0.05mg/L，0.10mg/L，0.125mg/L，0.25mg/L，0.375mg/L条件下，污染物的去除率见图4。当Cu2+浓度小于0.25mg/L时，污染物去除率随Cu2+浓度增大而升高，当达到0.2