基于催化超临界水氧化技术处理焦化废水的应用研究

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1、天津大学硕士学位论文催化超临界水氧化技术处理焦化废水的应用研究姓名：陈新宇申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：董秀芹20070101中文摘要焦化废水中含有多种有机和无机污染物，多数都属于有毒有害或致癌物质，目前普遍采用生化法进行处理，降解时间长，且对氨氮去除较差。催化超临界水氧化法是近年来发展起来的一种新型、高效的废物处理技术。本文采用催化超临界水氧化技术针对焦化废水的主要污染物降解过程进行了研究。通过对催化剂制备工艺的研究及催化剂评价表征，确定了超临界水氧化降解焦化废水的适宜催化剂，该催化剂具有较高活性。优化后的催化剂制备条件为：以ZT-TiAI为载体，以硝酸锰为浸渍溶液，采用等体积浸

2、渍，负载量10％，120。C干燥4小时，500℃焙烧2小时。通过研究本文考察了反应温度、压力、氧气过量倍数和停留时间等工艺条件对焦化废水氧化降解效率的影响。研究结果表明：反应温度是影响焦化废水中污染物氧化降解的主要因素；随着反应温度、压力和停留时间的增大，污染物的降解率均有不同程度的提高；氧气过量倍数增加，有利于污染物降解，但是当过量倍数大于15之后，其影响已不明显。在工艺条件研究的基础上，确定了焦化废水催化超临界水氧化适宜工艺条件为：反应温度460℃、反应压力28MPa、氧气过量倍数15倍、停留时间大于8．4s。在此条件下，焦化废水经处理后主要污染物苯酚浓度为0．01mg·L～，氨氮浓度为6

3、．9rag·L．1，喹啉浓度为1．4rag·L～，TOC浓度为到6．0mg·L一，均优于GB8978．1996的排放要求。本研究进一步考察了催化剂的稳定性，在100小时的反应时间内未出现催化活性下降趋势，催化剂表现出较好的稳定性。通过对反应前后催化剂进行XRD表征，发现反应过程中Mn02发生了向Mn203的转化，但由于Mn203具有与Mn02相近的催化效果，活性并未随晶型的变化而下降。最后本文还提出了焦化废水中主要有机物可能的降解反应路径。关键词：超临界水催化氧化浸渍法焦化废水反应路径ABSTRACTThecokingwastewatercontainsmanyorganicandinorga

4、niccompounds，mostofwhicharetoxicandoncogenicsubstances．Thepresentbiochemicaltreatmentmethodhasthedisadvantagesoflongwaitingperiodandlowefficiency,especiallyforNH3．N．CatalyticSupercriticalWaterOxidation(CSCWO)isanewly-developed，highly-effectivetechnologyforthedecompositionofhazardouscompounds．Inthisp

5、aper，thecatalyticsupercriticalwateroxidationofcokingwastewaterwasinvestigated．Catalystsusingdifferentcarrierswerepreparedandcharacterized．111eoptimumconditionsofcatalystpreparationwerechosenas：ZT-TiAlasthecarrier,manganesenitrateastheimpregnant，10％loadingofMn02，calcinationtemperatureat500。Cfor2hours

6、．Theexperimentalresultsindicatedthattheconversionofthecokingwastewaterwasimprovedwiththeincreaseofreactiontemperature，pressure，residencetimeandmultiplesofexcessoxygen．Thereactiontemperatureandresidencetimewerethemainaffectingfactorontheorganicswasteconversions．Theoptimizationexperimentshowedthatatex

7、perimentalconditionsis460℃．28MPa．themultiplesofoxygenexcess15andresidencetime8．4s．Atthisexperimentcondition，TOCconcentrationwaslessthan6．0mg／L，phenolwas0．01mg／L，quinolinewas1．4mg／Landammonianitrogenwa