含苯胺废水的催化超临界水氧化研究

苯胺是严重污染环境和危害人体健康的有害物质,其废水排放含量受到严格控制。目前采用传统方法不能彻底去除废水中的苯胺,需要研发出一种行之有效的技术。 超临界水氧化技术(SCWO)是一种新型、高效的废物处理技术,催化剂的加入可以降低反应温度,提高反应速率,其应用前景广阔。 本文选定MnOx/CeO2催化剂作为SCWO处理苯胺的催化剂,并对其制备工艺进行了研究。实验分别采用共沉淀法、浸渍法和机械混合法制备了MnOx/CeO2催化剂,通过对催化剂进行TPR、XRD表征方法和反应催化活性评价,确定采用共沉淀法制备本SCWO体系所用催化剂更具优势。通过对锰铈比例及焙烧温度的研究,确定本催化剂适宜的锰铈配比为7/3,焙烧温度为550℃。本文比较了无催化剂、采用MnO2催化剂和MnOx/CeO2催化剂在相同反应条件下苯胺的去除率,使用催化剂后苯胺去除率大大提高;MnOx/CeO2催化剂催化活性优于MnO2催化剂。 本文通过研究考察了反应温度、压力、停留时间、氧气过量倍数等因素对苯胺在CSCWO中去除率的影响,温度升高、压力增大、停留时间增大、氧气过量倍数增大均可提高苯胺的去除率,并通过研究确定了本CSCWO体系的适宜工艺条件:温度420℃,压力28MPa,停留时间大于7s,氧气过量20倍。在此工艺条件下,液相产物中苯胺小于1mg/L,总有机碳(TOC)含量小于30mg/L,二者均达到了国家允许的排放标准。 本文对该过程的宏观动力学进行了研究,得出动力学方程形式如下: 最后,本文通过分析反应的中间产物,推导出了苯胺在CSCWO中可能的反应路径;通过对催化机理的研究发现,MnOx/CeO2催化剂具有较高活性的原因为铈可以及时提供并补充晶格氧,该催化剂有较强的吸氧再生能力。