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本课题在综述高浓度有机废水治理技术基础上,探讨了糖蜜酒精废水治理的主要方法。本文以糖蜜酒精废水为原料,以Cu(NO3)2为活性组分,以活性炭为载体制备的催化剂与糖蜜酒精废水进行催化氧化反应,根据出水COD去除率和脱色率来判断制备的催化剂的催化活性。主要研究内容和结果如下:
1.在催化剂的制备条件研究中,以Cu(NO3)2浓度、Cu(NO3)2溶液浸渍时间、活化温度、活化时间等单因素对制备催化剂的催化活性的影响,得各单因素对制备催化剂活性最优条件为:Cu(NO3)2浓度7.5%,Cu(NO3)2溶液浸渍时间6h,活化温度280℃,活化时间6h。取Cu(NO3)2浓度,活化时间,浸渍时间,活化温度做L9(34)正交实验得到制备载铜活性炭催化剂得最佳工艺条件为:Cu(NO3)2浓度7.5%,活化时间8h,浸渍时间9h,活化温度300℃,在此条件下制得的催化剂用催化氧化法处理糖蜜酒精废液8h后,COD去除率达81.27%,脱色率达73.25%。
2.在催化剂的再生研究中,以反应过的催化剂为样品,通过洗脱液浸渍时间,活化时间,活化温度,超声时间等单因素实验对催化剂再生后催化活性的影响,研究各因素制备再生催化剂优化条件:浸渍时间10h,活化温度300℃,活化时间4h,超声时间6h。通过正交实验得制备再生催化剂的最佳工艺条件为:洗脱液浸渍时间8h,活化温度300℃,活化时间4h,超声时间6h。最优条件下再生的催化剂用催化氧化法处理糖蜜酒精废液8h后,COD去除率达76.81%,脱色率达71.44%。将优化实验制得的再生催化剂重复再生四次,由数据分析得重复两次再生后,废液处理效果明显降低。
3.催化剂的表征研究中,通过SEM表征原炭催化剂,制备后催化剂和再生催化剂可知,原炭催化剂表面没有结晶物,制备后得催化剂有结晶物且分布均匀,再生后催化剂结晶物有所减少。通过X-衍射表征原炭催化剂,制备后催化剂和再生催化剂可知制备的载铜催化剂和再生催化剂中的活性组分为同一晶型的CuO。
4.以载铜活性炭催化剂为对象,对催化氧化法处理糖蜜酒精废液的动力学进行了初步探索,结果表明,催化氧化糖蜜酒精废液反应动力学方程为:[CODcr]=994.7exp[-2.5×106 exp(-3.54×104/8.314×T)t],反应活化能为3.54×104J·mol~1,指数前因子为2.5×106mol~1·L·s~1。