“催化氧化/离子交换/消毒”工艺处理特种冷凝水的研究

论文摘要

课题主要研究一种室内冷凝水的深度处理技术,该冷凝水是由空气中各种水蒸汽在温湿度控制系统中冷凝所产生的,其中的主要污染物为醇类及其相应的有机酸,还含有微量的氨。其特点是:水质接近蒸馏水,其污染主要是由于环境中溶解性污染物引起的,组份的分子量较小。根据冷凝废水水质特点,采用“化学催化氧化+离子交换+消毒”的组合工艺深度在常温常压下处理冷凝废水,以达到回用目的,可作为饮用水或生活用水。选用铂催化剂为化学催化氧化部分的催化剂,通过实验对比,采用颗粒粒径为0.40.6mm的椰壳活性炭作为催化剂的载体,确定“水煮+双氧水”的方法对载体进行预处理,选用浸渍乙二醇还原法制备Pt/C催化剂。该催化剂具有较高的催化活性,常温常压下对模拟废水中乙醇的氧化去除率可达98%以上。采用湿式催化氧化固定床作为化学催化氧化部分的反应器,利用疏水性微孔中空纤维膜对固定床进行无泡供氧。中空纤维膜供氧组件中的无泡曝气膜均匀布置于反应器内的催化剂中,在不产生肉眼可见气泡的情况下直接把氧气溶解到废水中,提高了氧的传质效率,保证催化反应的供氧量,使氧化反应进行充分。实验表明,在针对模拟冷凝废水的处理中,当反应器内供氧压力控制在5kPa,水力停留时间大于等于4min时,对乙醇的降解率可达到95%以上。通过对比几种离子交换树脂的交换吸附试验,选定效果较好的IRA67阴离子交换树脂为课题所用,在离子交换吸附床中IRA67阴离子交换树脂对乙酸的吸附量43.2mg/g。通过对比四种添加聚碘树脂的消毒床的灭菌能力,选定S3聚碘树脂为课题所用。“化学催化氧化+离子交换+消毒”三部分的串联处理模拟冷凝废水的实验结果表明,此联合工艺效率高,无毒副作用,出水各项指标均达到生活饮用水卫生标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景介绍
• 1.1.1 深层过滤
• 1.1.2 液相催化氧化技术
• 1.2 湿式氧化技术在深度处理中的应用
• 1.3 湿式氧化中的催化剂
• 1.3.1 湿法氧化中的均相催化剂
• 1.3.2 湿法氧化中的非均相催化剂
• 1.3.3 催化剂的制备
• 1.4 湿式氧化的反应系统
• 1.4.1 传统曝气技术
• 1.4.2 无泡曝气技术
• 1.4.3 中空纤维膜无泡曝气的传质原理
• 1.5 课题的研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要化学试剂与仪器
• 2.2 产物的分析方法
• 2.3 催化剂的性能测试方法
• 2.3.1 催化剂性能的静态实验测试
• 2.3.2 催化剂性能的动态实验测试
• 2.4 催化剂的表征方法
• 2.4.1 BET 测试
• 2.4.2 XPS 测试
• 2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）实验
• 2.5 冷凝水消毒
• 2.5.1 实验方法
• 2.5.2 余碘检测方法
• 第3章 Pt/C 催化剂的制备与优化
• 3.1 催化剂的制备
• 3.1.1 催化剂制备实验装置
• 3.1.2 催化剂制备方法的选择
• 3.1.3 催化剂载体的选择
• 3.1.4 载体的预处理
• 3.1.5 氯铂酸投加量对催化剂的活性影响
• 3.2 催化剂的性能与表征
• 3.2.1 催化剂结构表征与性能的关系
• 3.2.2 Pt 在载体上的分散情况
• 3.3 催化剂对乙醇的催化氧化性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 无泡曝气反应器的设计与性能
• 4.1 无泡曝气反应系统的设计
• 4.1.1 设计思想
• 4.1.2 中空纤维膜的选择
• 4.1.3 无泡供氧反应器实验装置
• 4.2 中空纤维膜无泡曝气效果的研究
• 4.2.1 泡点的测定及结果分析
• 4.2.2 曝气效果的影响因素
• 4.2.3 其它因素对氧传质的影响
• 4.3 反应器催化效果的影响因素分析
• 4.3.1 供氧压力对催化效果的影响
• 4.3.2 停留时间对催化效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 湿式氧化乙醇处理工艺的搭建和运行
• 5.1 冷凝水处理整体流程
• 5.2 离子交换处理工艺研究
• 5.2.1 树脂IRA67 的吸附穿透曲线
• 5.2.2 离子交换柱的设计
• 5.2.3 催化反应器–离子交换床串联运行效果
• 5.3 冷凝水消毒处理工艺研究
• 5.3.1 冷凝水消毒方式的筛选
• 5.3.2 消毒实验装置的设计
• 5.3.3 聚碘树脂的筛选
• 5.3.4 连续处理能力实验
• 5.4 冷凝废水的连续处理效果
• 5.4.1 冷凝水处理系统的结构与参数
• 5.4.2 系统运行效果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢