_吸附-催化臭氧氧化去除造纸废水中特征污染物的研究

造纸行业污染物排放量大，经过厌氧、好氧处理后，二沉池出水中难降解物质种类较多[1-3]，COD仍无法满足新颁布的制浆造纸工业水污染物排放标准（GB3544－2008），研究和开发新型高效的处理技术意义重大。臭氧有较高的氧化还原电位，反应条件温和，不产生二次污染，在水处理中有广泛的应用[4-5]。但单纯的臭氧氧化也有着明显的缺点，如反应有很强的选择性，运行及操作成本高。而近几年发展起来的活性炭吸附-催化臭氧氧化技术，因活性炭具有吸附性能强，有利于催化臭氧氧化的优点，有良好的应用前景[6-7]。活性炭物化性质对吸附-催化臭氧氧化的处理效果有较大的影响，应用各种手段对其进行改性和优化是近年来的研究热点。渗氮作为活性炭的一种改性手段，通过改变活性炭的孔结构及表面的物理化学性质来影响活性炭的吸附及催化性能，在脱硫脱硝等气相应用已有颇多的研究[8-9]。如李开喜[10]等研究表明，在活性炭材料表面引入含氮官能团，可进一步改善其脱硫活性。万先凯[11]等也证实活性炭渗氮处理后还原NO的活性增强，而渗氮活性炭在臭氧体系中的联合应用研究方面却鲜有报道。试验筛选出造纸废水二沉池出水中的主要特征污染物，分析比较了不同工艺参数下活性炭吸附-催化氧化技术对其降解效果的影响，并考察了不同氨水浓度下制备的渗氮活性炭在吸附-催化氧化技术中对特征污染物的去除效果。1材料与方法1.1材料邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）；自配模拟废水，质量浓度为10mg·L-1，于试验前一天配置，经磁力搅拌器搅拌24h，转速为2000r·min-1。颗粒活性炭（Granularactivatedcarbon，GAC）。活性炭在使用前首先用大量的去离子水清洗，然后在沸水中煮约2h后再用大量的去离子水洗至中性。洗净的活性炭于105℃烘干后过筛，筛选出630μm的活性炭，保存在干燥皿内备用。1.2渗氮活性炭的制备[12-13]配置质量分数5%的稀硫酸，称取一定质量的GAC放入稀硫酸溶液中浸泡，浸泡时间为40个小时；将浸泡之后的GAC放入烘箱加热。先在60℃下干燥4h，再在90℃下干燥4h，最后在110℃下干燥6h；配置质量分数为8%、13%、18%的氨水溶液，将所得GAC放入氨水溶液中浸泡40h；之后放吸附－催化臭氧氧化去除造纸废水中特征污染物的研究颜高锋，杨哲，陈力行，史惠祥（浙江大学环境工程系，浙江杭州310027）摘要：研究了活性炭吸附-催化臭氧氧化去除造纸废水特征污染物，探讨了臭氧进气流量、活性炭投加量、pH等因素对吸附-催化臭氧氧化特征污染物的影响，并在最优化条件下，研究了渗氮活性炭对于吸附-催化臭氧技术的强化作用。结果表明，邻苯二甲酸二异丁酯被筛选为造纸废水的特征污染物；吸附-催化氧化联合工艺对DIBP的去除率随着O3进气流量、GAC投加量、pH的增大而提高，比单独活性炭吸附、臭氧氧化高出9%和20%；以质量分数为8%的氨水浸泡所制的渗氮活性炭效能最好，吸附性能比原炭提高了10%，吸附-催化性能提高了13%。关键词：邻苯二甲酸二异丁酯；吸附-催化；臭氧氧化；活性炭；渗氮中图分类号：X793文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)04-0089-004收稿日期：2009-12-29基金项目：浙江省重大科技专项（2007C13033、2008C01014）作者简介：颜高峰（1985－），男，硕士研究生，研究方向为水处理高级氧化技术；联系电话：13758147055；E-mail：yhlpxc@163.com联系作者：史惠祥，博士生导师，教授；E-mail：shhx188@163.com第36卷第4期2010年4月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.4Apr.,201089入烘箱加热。先在60℃下干燥4h，再在90℃下干燥4h，最后在110℃下干燥6h，把原炭标记为C-0，制得样品分别标记为C-1、C-2、C-3。1.3反应装置试验装置见图1。反应器为自制柱状玻璃反应器。反应器内径5cm，净高度45cm，净容积0.8L。反应器底部设一个微米级多孔砂芯板（平均孔径15～40μm），用来分散进入反应器的气体。反应器浸在精度为±0.5℃的恒温水浴槽中。臭氧发生器为CHY-6型，最大臭氧产率为6g·h-1，气源为氧气。1.4分析方法DIBP的测定[14]采用LC-2010HPLC，检测器为紫外检测器，色谱柱为InertsilODS-SP（4.6×150mm，5μm）。分析条件：流动相为V(甲醇)：V(水)=95:5，流速为1.0mL·min-1，检测波长224nm，柱温为35℃，进样量为10μL。2结果与讨论2.1特征污染物筛选造纸废水经过厌氧、好氧反应后，二沉池中的COD仍高达198mg·L-1。为解析二沉池出水中难降解有机物质的