海門醫(yī)用污水處理一體化設(shè)備廢水過濾設(shè)備
由于制藥廢水成分復(fù)雜、難降解有機(jī)污染物種類較多、生物可降解性差、毒性大、色度高、水量波動(dòng)大，因此處理難度較大。臭氧作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，因其對(duì)該類廢水的處理效果較好而得到廣泛應(yīng)用。但單獨(dú)采用臭氧的方法存在臭氧利用效率低、反應(yīng)活性差、處理成本高等問題，而臭氧催化氧化技術(shù)可有效解決上述問題。非均相催化體系由于無二次污染、催化劑易于回收利用等優(yōu)點(diǎn)得到了科研人員的關(guān)注。但是粉體和小顆粒狀的非均相催化劑，由于尺寸較小，易堵塞曝氣孔，且可能增加廢水中的懸浮物，不利于工程應(yīng)用。大量研究表明，過渡金屬錳不論是離子態(tài)還是金屬氧化物態(tài)均具有一定的催化活性，能夠提高臭氧的利用效率，從而增加對(duì)有機(jī)物的去除率。
筆者以活性氧化鋁球?yàn)檩d體，比較了采用靜置、攪拌、超聲3種方法制備的氧化錳負(fù)載型催化劑(Mn-Al2O3)的性能。同時(shí)探究了Mn-Al2O3催化劑投加量、臭氧投加量、pH值和反應(yīng)時(shí)間對(duì)降解制藥廢水的影響。
試驗(yàn)所用廢水取自某頭孢制藥廠二沉池出水，顏色為黃色，COD為180～220mg/L，pH值為7.24。試驗(yàn)試劑包括活性氧化鋁、硝酸錳，試驗(yàn)過程中使用的水均為實(shí)驗(yàn)室自制蒸餾水。
儀器：202-00型電熱恒溫干燥箱、7F-3型制氧機(jī)、KH3200B型超聲波振蕩器、JJ-4A型精密電動(dòng)攪拌器、SXL-1008T型程控箱式電爐、PhenomPro電鏡能譜一體機(jī)、5B-3C型化學(xué)需氧量快速測定儀、D8-ADVANCE型X-射線粉末衍射儀。
稱取442g活性氧化鋁球放于燒杯中，加入206mL的硝酸錳溶液(5%)，分別采用靜置、攪拌(轉(zhuǎn)速為20r/min)、超聲(頻率為50Hz)3種方法處理后，將浸有錳離子的氧化鋁球放入烘箱(105℃)中烘干6h。將烘干后的氧化鋁球放入程控箱式電爐中煅燒(500℃)4h，再經(jīng)過冷卻、洗滌、烘干后得到氧化錳負(fù)載型催化劑。
海門醫(yī)用污水處理一體化設(shè)備廢水過濾設(shè)備
，超聲法所得的催化劑顏色較深，而靜置法和攪拌法的顏色較淺。利用ImageJ軟件分析這些照片，結(jié)果表明靜置法、攪拌法和超聲法的RGB平均值分別為90.849、88.351、57.917，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方差(SD值)分別為10.902、6.715、6.813。可見，超聲法制備的Mn-Al2O3催化劑的RGB平均值最小，說明其顏色最深，進(jìn)而證明氧化錳負(fù)載量，這與SEM的結(jié)果一致。超聲法和攪拌法制備的催化劑的SD值均小于靜置法制備的催化劑，說明超聲和攪拌有利于載體與浸漬液的混合。其中攪拌法制備的SD值更低，這說明攪拌法制備的催化劑顏色更加均勻。超聲法制備的催化劑的SD值略高于攪拌法，這可能是因?yàn)樵诔曌饔孟庐a(chǎn)生的空化氣泡和高速微射流使更多的Mn2+負(fù)載在Al2O3上。綜合考慮能耗及操作的繁易程度，選擇攪拌法制備催化劑。
當(dāng)Mn-Al2O3催化劑投加量為400g時(shí)，臭氧投加量對(duì)制藥廢水COD去除率的影響如圖5所示。可以看出，隨著臭氧投加量的增加，COD去除率大幅增加。在反應(yīng)進(jìn)行20min、臭氧投加量為2.4g/h時(shí)，對(duì)COD的去除率為26.5%。當(dāng)臭氧投加量增加至4.8和7.2g/h時(shí)，對(duì)COD的去除率分別為44.3%和52.6%。分析原因，隨著臭氧投加量的增加，參與反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)臭氧濃度增大，提高了對(duì)COD的去除率。雖然臭氧投加量為7.2g/h時(shí)，MnAl2O3/O3方法對(duì)制藥廢水中COD的去除率較高，但其與臭氧投加量為4.8g/h時(shí)達(dá)到反應(yīng)平衡的時(shí)間相同，且過量的臭氧會(huì)造成運(yùn)行成本和設(shè)備負(fù)荷的增加，因此選擇4.8g/h為臭氧投加量。
