点击进入官网

您的位置 首页 污水污泥

催化湿式氧化处理阿斯巴甜废水

  阿斯巴甜生产过程中形成的污水浓度值高而且成份繁杂,是一种经典的浓度较高的难溶解有机化学污水。现阶段,对阿斯巴甜生产制造污水处理的方式主要包含:一是根据很多稀释液后直接进入生物化…

  阿斯巴甜生产过程中形成的污水浓度值高而且成份繁杂,是一种经典的浓度较高的难溶解有机化学污水。现阶段,对阿斯巴甜生产制造污水处理的方式主要包含:一是根据很多稀释液后直接进入生物化学系统软件,缺陷是没法合理操纵产出量,进而提高了解决成本费,除此之外该方式没法收购绿原酸;二是根据膜解决,但此类污水COD浓度值很高,极为非常容易导致膜的环境污染,进而大幅度降低了膜的使用期限,造成解决成本费非常大。三是传统式的高级氧化法如Fenton空气氧化法等,但也存有溶解高效率低、运作不稳定等缺陷。

  催化反应湿试空气氧化法是在超高压高温和金属催化剂一同功效下,运用分子结构氧(气体或氧气)深层空气氧化污水中浓度较高的、难溶解的有机化合物,使有机物氧化分解成CO2、H2O及N2等没害化学物质或小分子水有机化合物,做到净化处理水体目地的一种高级氧化方式。该方法具备应用领域广、无二次污染及其解决高效率高的优势。金属催化剂是该工艺的重要,金属催化剂的优劣可以直接影响着全部反映管理体系的溶解高效率、实际操作加工工艺、机器设备加工工艺及其边际效益,因而高效率平稳的非均相金属催化剂变成时下的科学研究网络热点。现阶段,非均相金属催化剂主要包含贵重金属系列产品、过渡元素系列产品和稀土氧化物系列产品。贵重金属金属催化剂则因为价钱过度价格昂贵,无法进一步获得运用。含铜复合型氢氧化物金属催化剂现阶段获得了广泛运用,但在应用全过程中存有活力成分溶出问题,金属催化剂活力和可靠性受限制。因而,提高湿试空气氧化金属催化剂的可靠性是现阶段急需解决的问题。据报道,现阶段以Ce为象征的稀土氧化物已被广泛运用于非均相金属催化剂中,CeO2可以提升金属材料的表层粒度分布,其优异的氧存储工作能力可以具有平稳晶体结构构造的功效,进而提升催化活性和平稳。故本科学研究试着制取CuCeOx金属催化剂来催化反应解决阿斯巴甜工业废水。

  本工作中以TiO2-ZrO2复合型氢氧化物为媒介,制取了CuCeOx/TiO2-ZrO2负荷型金属催化剂,选用XRD、BET、XPS方式对它进行了表现;以阿斯巴甜工业废水为解决目标,调查了活力成分承载量、锻烧溫度及其Ce加上量对解决实际效果的危害,剖析和探讨了金属催化剂构造和催化反应特性相互关系。

  1、试验一部分

  1.1 关键仪器设备和实验试剂

  仪器设备:KHCOD-8Z型COD消除设备、pHS-3C型pH计、TFM-500型高压釜、SG-XL1600型马沸炉、BAS-C型电子分析天平、XD-6型转靶X射线衍射分析仪器。

  实验试剂:硫酸、重络酸、硫酸银、硫酸汞、硝酸亚铁、硫酸亚铁铵、Ce(NO3)3·6H2O饱和溶液、Cu(NO3)2·3H2O溶液、ZrOCl2·8H2O饱和溶液、氢氧化钠、TiO2粉末状等,常用饱和溶液皆为分析纯。

  1.2 金属催化剂的制取

  1.2.1 TiO2-ZrO2媒介制取

  依据参考文献中的方式,最先将在量杯中添加TiO2粉末状并添加去离子水直到融解,使液态程飘浮态,随后迟缓滴入配置好的ZrOCl2·8H2O饱和溶液,使ZrOCl2·8H2O与TiO2的摩尔质量之比1∶1,边混合边在混液上边滴入氢氧化钠,调整pH值至7上下。将疑胶静放留宿,随后用下去离子水清洗过虑很多遍后,用硝酸银滴定管清洗水,当不会再发生白色沉淀时,抵达滴定终点。将凝胶体置放在烘干箱中干躁10h,干燥后的凝胶体碾磨直到粉状。将碾磨好的粉末状在650℃溫度的马沸炉中锻烧5h,那样就能获得最后的TiO2-ZrO2复合型金属氧化物。

  1.2.2 负荷型CuCeOx/TiO2-ZrO2金属催化剂制取

  依照一定的占比,称量Cu(NO3)2·3H2O和Ce(NO3)3·6H2O并配备成一定浓度值的饱和溶液,随后将预备处理后的媒介预浸到事先配置好的饱和溶液中,预浸24h,随后放到100℃烘干箱干躁10h,最终放到马沸炉中开展锻烧5h,即得所制取金属催化剂。

  1.3 实验方法

  将一定量的污水添加到反应罐中,再添加称量好的金属催化剂;向反应罐中充进o2直到做到特定工作压力;开启反应罐操纵设备,设置所需反映溫度,调整拌和至一定转速比,逐渐提温;待溫度升到设置溫度时,逐渐记时;反映完毕后开展抽样剖析,测量COD并纪录反映溫度和反映工作压力。

  1.4 统计分析方法

  COD的测量选用重络酸法(HJ828-2017);pH选用玻璃电极法;反映后污水中金属材料离子浓度选用TAS-990火苗型原子吸收原子吸收光谱精确测量。

  1.5 金属催化剂表现剖析

  1.5.1 BET表现

  在BEL日本公司的BelsorpⅡ比表面检测仪上测量金属催化剂的比表面。实验方法:将金属催化剂碾成粉末状,称量0.2g,在工作压力0.5Pa,溫度200℃下开展脱干全过程,随后运用液氮吸咐容积法,吸附等温线的吸附支系和吸咐支系在相对性分压电路为0.001~0.99的范畴内开展测量。

  1.5.2 XRD表现

  将试品置放在Cu-Kα辐射源(λ=1.7890Å)的情况下,设定管电流量40mA,管工作电压30kV,扫描仪范畴为10~80°,扫描仪速度为5°/min。

  1.5.3 XPS表现

  X射线光电子能谱(XPS)在ThermoESCALAB250Xi仪器设备上开展,检测应用双阳极Al/Mg靶,剖析室的工作压力是6.5×10-5Pa,全部XPS检测窄扫数据信息以C1s284.8eV开展校正。

  2、結果与探讨

  在1L的高压釜中,以O2为氧化物,装进500mL污水,添加制取的金属催化剂2.5g,拌和速率为200r/min开展CWAO试验,除此之外,反映溫度为200℃,血氧为2MPa,反应速度为2h。

  2.1 金属催化剂表现結果

  2.1.1 XRD表现結果

1.jpg

  图1为总承载量为6%的金属催化剂各自在450℃、550℃、600℃、700℃和800℃这五个溫度下锻烧出去的不一样金属催化剂的XRD图。通过数据分析,可以看得出,CuCeOx/TiO2-ZrO2金属催化剂具备显著的特点峰为2θ=24.7°和30.6°的ZrTiO4晶相。除此之外,金属催化剂在高溫锻烧后,获得的XRD图上出現了CuO的三条最強透射峰,各自为2θ=35.6°、38.8°和48.7°处,表明Cu(NO3)2前轮驱动物在高溫锻烧的全过程早已彻底溶解,而且以CuO的方式遍布在媒介的外表上。提升锻烧溫度,CuO发生的透射峰愈来愈强,表明金属催化剂结晶体趋向详细,而且,晶格常数的缺点有益于金属催化剂活力的提升,可是锻烧溫度再上升时,CuO的透射峰有一定的变弱,表明金属催化剂表层发生了煅烧状况,会造成催化剂的活性的减少。除此之外,金属催化剂的XRD图上还发觉了CeO2的三条最強透射峰,各自坐落于2θ=28.6°、33.1°和56.2°处,当金属催化剂的锻烧溫度持续上升,CeO2的透射峰慢慢提高,由宽变小,表明晶体成长,结晶体愈来愈详细,与此同时也会造成金属催化剂比表面减少,促使金属催化剂活力也减少。

2.jpg

  图2为Ce加上量各自为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%的CuCeOx/TiO2-ZrO2金属催化剂的XRD图。可以看得出,当Ce成分增加时,CeO2的透射峰由宽边窄,表明已经转化成晶体;与此同时CuO的透射纷纷变形宽,透射峰抗压强度慢慢减弱,着表明了剂量Ce的添加提高了催化活性成分CuO在金属催化剂表层的粒度分布,这就促使金属催化剂的晶体减少,与此同时减少了金属催化剂活力,这与BET剖析結果一致。

  2.1.2 XPS表现結果

3.jpg

  图3是催化反应的Cu2p的XPS表现結果。如下图所示,Cu2p在934eV和953.8eV附近有2个峰顶,在940~945eV中间有一个极强的shake-up峰发生,据先人科学研究,具备较高的结合能值(高过933.1eV)和具备较强shake-up峰是二价氧化铜外来物种(主要是晶相氧化铜)的突出特点。这表明该金属催化剂的铜外来物种主要是二价方式存有的,与XRD剖析結果一致。除此之外,伴随着Ce的加上,Cu2p3/2峰逐渐向低结合能方位挪动,这表明Ce的加上使金属催化剂表层构造发生了转变,可能是促进了离子晶体的产生。除此之外,shake-up峰的抗压强度也逐渐变弱,当Ce加上量为4%,shake-up峰早已消退。通常,具备较低的Cu2p3/2结合能值(932.2~933.1eV)和沒有shake-up峰发生是铜铈金属催化剂中有Cu2O存有的特点。这表明铜饰金属催化剂中因为氧化铜是高分散化方式存有的,与氧化铈发生了较强的相互影响,促使含铜高的价态发生了转变,进而造成了Cu 外来物种。

4.jpg

  不一样Ce加上量制取的金属催化剂表层O1s的XPS谱图如4所显示。从图内可以看得出金属催化剂表层O1s具备类似峰型而且不对称,这表明金属催化剂表层具有不一样氧情况,融合XPS剖析結果,可以分成晶格常数氧、甲基氧和吸咐氧三种。不一样Ce加上量的金属催化剂表层上O1s的XPS剖析結果如表1所显示。从表格中可以,伴随着Ce成分的提升,金属催化剂表层的吸咐氧含量提升,但当Ce加上量超过1.5%时,吸咐氧的成分又降低。除此之外还能看得出,金属催化剂表层的有机化学吸咐氧越高,催化活性越高,在有机物的CWAO中起主要功效。

5.jpg

  2.2 活力成分承载量的危害

  承载量在催化的制取中有对金属催化剂的特性具备很大的危害。负荷过多,易导致媒介表层微孔板阻塞,大幅度降低催化反应的活力,除此之外在化学反应全过程中,活力成分也更非常容易外流,不仅危害催化反应高效率更会导致二次污染。反过来如承载量过小,则活性中心也会降低,金属催化剂活力也会减少。文中各自制作了活力成分含量为2%、4%、6%、8%、10%和12%的金属催化剂,其他的制取标准都一样[锻烧溫度为600℃,n(Cu)∶n(Ce)=1)∶1]。表2表明承载量的不一样对金属催化剂活力的危害。从表格中結果中可以看得出,当承载量为6%时,金属催化剂的催化反应实际效果最好是,相匹配的比表面与此同时也是较大的。当金属催化剂的承载量超出6%时,伴随着承载量的提升,COD污泥负荷慢慢减少。此外,当承载量超过10%时,这时的比表面比空缺媒介的比表面还需要小,因此负荷过多易造成媒介表明微孔板的阻塞。除此之外,负荷过多也会造成Cu正离子的溶出量慢慢扩大,由于适合金属催化剂承载量的明确,针对催化活性和可靠性起着主导作用。

6.jpg

  2.3 锻烧溫度的危害

  锻烧溫度的差异会对金属催化剂的孔构造、晶粒度、表层构成及有机化学形状造成危害,进而会立即更改催化活性、可靠性及其冲击韧性等。文中各自制作了锻烧溫度为450℃、550℃、600℃、700℃和800℃的金属催化剂。表3为锻烧溫度不一样对金属催化剂活力的危害。从表格中可以看得出,当锻烧溫度为600℃时,COD污泥负荷最大。当溫度超过600℃时,伴随着煅烧溫度的上升,COD污泥负荷慢慢减少,表明过高的锻烧溫度非常容易引起金属催化剂煅烧状况,那样会减少催化剂的活性,但锻烧溫度上升,出水里的Cu正离子溶出量减少,提升了金属催化剂的可靠性。

7.jpg

  2.4 Ce加上量的危害

  稀有元素最表层电子结构具备5d空路轨,可以不错的提升电子转移路轨,因而具备较高的催化剂的活性。除此之外研究表明,CeO2不仅具备不错的催化剂的活性,与此同时耐酸性工作能力十分强,在持续高温下与氢氧化物融合成平稳的离子晶体,金属催化剂在可靠性上可以获得比较大的提高。文中制得了不一样Ce加上量的金属催化剂(活力成分总承载量为6%,锻烧溫度为600℃)开展CWAO试验,实验結果如表4所显示。由表格中可以看得出,Ce加上量为1.5%的金属催化剂催化剂的活性最好是,自此伴随着Ce加上量的提升,催化剂的活性却慢慢减少,表明加上一定量的Ce添加量对催化剂的活性具有了助催化反应的功效,可是过多的Ce加上量会减少金属催化剂的催化剂的活性,这可能是因为太多的CeO2会使活力成分CuO在催化的表层的占有率降低而产生的。除此之外,伴随着Ce成分的提升,会减少Cu正离子的溶出量,表明Ce的加上有效的地提高了催化剂的活性和脱硫剂的可靠性。

8.jpg

  2.5 金属催化剂的多次重复使用特性

  为了更好地研究金属催化剂的多次重复使用特性,将反映后的金属催化剂通过离心式、去离子水清洗和烘干解决后,在同样的试验标准下开展反复多次应用。金属催化剂的制取标准:活力成分总承载量为6%,锻烧溫度为600℃,Ce加上量为1.5%。试验結果如下图5所显示。由图内可以看得出,金属催化剂应用多次后COD污泥负荷与第一次应用时对比未发生显著降低,表明该金属催化剂具备不错的可靠性,可以多次重复使用,具备一定的工业生产运用使用价值。

9.jpg

  3、结果

  所制取的CuCeOx/TiO2-ZrO2金属催化剂在活力成分总承载量为6%,锻烧溫度为600℃,Ce加上量为1.5%的制取标准下催化剂的活性最大。该金属催化剂在反映溫度为200℃、血氧为2MPa、反应速度为2h的同样试验标准下,多次重复使用多次,COD污泥负荷均维持在85%以上,展示出不错的活力和可靠性,具有一定的工业生产运用使用价值。(来源于:常茂细胞生物学工程项目有限责任公司(江苏生物化学手性分子工程设计研究所,南京工业大学环境生态工程与工程学校)

本站有部分文章来自网络,不代表365环保网立场,转载请注明出处:https://www.pdc365.cn/wushui/30258.html

作者: 三六五环保公司

专注于产品销毁、再生资源回收回收、固废危废处置、污水污泥治理。

为您推荐

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

联系我们

联系我们

152-1430-7598

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 570426671@qq.com

工作时间:7*24随时等候
关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部