催化湿式氧化法处理桉木CTMP模拟废水

　　中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1003-6504(2009)01-0162-05
　　桉木CTMP废水浓度高、色度深，处理难度大，目前并没有切实可行的方法，传统的生化处理效果并不理想，处理后的水不能达标排放。谢益民[1]等从制浆废液的红外光谱分析得出：桉木CTMP法制浆废液中溶有大量的多酚类化合物。这些多酚类化合物以鞣酸形式存在，在制浆过程中通过汽蒸—挤压预处理和碱性过氧化氢处理后被溶出，成为废水主要成分被排出，这是造成桉木CTMP废水颜色很深的主要原因。因此，制浆废水酚类物质的降解可以作为处理废水中有机物的一个模型反应，本实验以鞣酸作为目标化合物，通过对鞣酸降解过程的研究，以期探索一种CTMP废水处理的新方法，有效去除和降解有机污染物，使废水脱色，为高得率制浆废水处理寻找一条新的途径。
　　湿式氧化（wet air oxidation简称WAO）是20世纪50年代发展起来的一种适用于处理高浓度、有毒有害、生物难降解有机废水的高级氧化技术，它是在高温（125～320℃）和高压（0.5～20MPa）的条件下，以空气中的氧气作为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO2和水等无机物或者小分子有机物的化学过程[2]。与传统的生物处理方法相比，WAO具有高效、无二次污染等优点。但由于WAO的操作条件较为苛刻，设备费用高，限制了其推广应用。在WAO反应过程中加入适宜的催化剂，开发出催化湿式氧化技术（catalyticwet air oxidation简称CWAO），能使反应温度和压力降低，有效提高氧化能力，加快反应速度，缩短反应时间，减小设备腐蚀和降低成本，对湿式氧化法的推广应用具有重要意义。因此，研制具有较高活性的催化剂成为日前研究的重点和难点，受到了广泛的重视[3-5]。
　　本实验通过浸渍法制备了一系列固载金属非均相型催化剂，用H2O2作为氧化剂，在常温下对CTMP模拟废水进行催化湿式氧化处理，并考察了催化湿式氧化的工艺条件。
　　1·实验原理
　　在CWAO法中，应用催化剂能加快反应速度，主要可从两个方面来解释：一是降低了反应的活化能；二是改变了反应历程。大量的研究表明，在CWAO法中引人催化剂后产生了自由基氧化反应，从而使有机物得以去除[6]。
　　2·实验部分
　　2.1仪器与试剂
　　主要设备有：pHs-25型pH计，上海/雷磁仪器；SX2型马弗炉，上海浦东荣中科学仪器有限公司；Lambda40UV/VIS紫外分光光度计，Perkin ElmeInstruments；HG101电热鼓风干燥箱，南京实验仪器厂。
　　主要试剂有：鞣酸（天津市福晨化学试剂厂，分析纯）、硝酸铜（天津市博迪化工有限公司，分析纯），硝酸镍（广东汕头市西陇化工厂，分析纯），硝酸锰50%（广东台山粤侨试剂有限公司，分析纯），硝酸铁（天津市福晨化学试剂厂，分析纯），质量分数30%的H2O溶液（广东汕头市西陇化工厂，分析纯）。
　　2.2实验废水
　　实验废水为实验室配置的鞣酸溶液，其浓度为50mg/L，pH为4.5。
　　2.3催化剂的制备
　　以传统的γ-Al2O3作为催化剂载体，采用等体积法浸渍法制备。在常温下，配置浓度一定的某种金属硝酸盐溶液做浸渍液，加入催化剂载体，静态浸渍一定时间后，在90℃干燥箱中烘12h，然后在马弗炉中一定温度下焙烧。冷却后用去离子水洗涤催化剂两次（洗涤附着在催化剂表面的活性颗粒），120℃干燥箱中烘4h放入干燥器中待用。
　　2.4实验方法
　　取鞣酸溶液50mL，加入到100mL装有催化剂的锥形瓶中，滴加氧化剂H2O2溶液，并开始计时，反应一段时间后静置，取其上清液测定反应后的鞣酸质量浓度。
　　2.5分析方法
　　鞣酸浓度的测定：在紫外分光光度计上，以去离子水为参比，对鞣酸溶液进行扫描，确定其特征峰在270nm处，然后以270nm为固定波长，测定不同鞣酸标准溶液浓度的吸光度，绘制的标准曲线见图1。