含对硝基苯酚废水的催化超临界水氧化研究

对硝基苯酚毒性大,对水体有严重的污染性,已被列入中国环境优先控制污染物“黑名单”。目前传统废水处理方法,如生物法、物理法与化学氧化法等,很难将其彻底去除。超临界水氧化技术是一种新兴废水处理技术,能够对许多传统方法难以去除的有机废水进行有效处理。本文对含对硝基苯酚废水的催化超临界水氧化降解进行了研究。 本文对非均相催化剂的制备进行了系统研究,确定了催化剂适宜制备方法及工艺条件,负载型Mn2O3/Ti-Al复合氧化物催化剂制备工艺为:以钛铝复合氧化物为载体,用等体积浸渍法将Mn(NO3)2溶液浸渍到载体上,负载量为15wt.%,老化18h,于120℃真空干燥4h,在600℃焙烧4h。采用XRD、BET等催化剂表征方法和活性评价等对反应前后催化剂的性能进行了分析研究。 本文通过设计适宜的实验,研究了锰氧化物催化剂在超临界水氧化反应过程中催化反应机理,提出了吸附氧氧化与晶格氧氧化协同作用机理,并据此解释了催化剂反应前后相态的变化。 本文采用负载型Mn2O3/Ti-Al复合氧化物催化剂,在超临界水中考察了反应温度、压力、氧气过量倍数、停留时间等因素对对硝基苯酚去除率的影响。对硝基苯酚的去除率随着这四个因素的升高而升高;温度对去除率的影响比较明显,在考察的温度范围内,温度的正效应起主导地位;氧气过量倍数和停留时间对有机物的去除率有一适宜值,当大于这一限度时,继续增加氧气的量和停留时间对去除率的提高作用已经不明显。在此基础上确定了本实验体系适宜的工艺条件:温度420℃,压力26MPa,氧气过量倍数20倍,停留时间大于6s。在此条件下经处理的废水中对硝基苯酚的含量为1.7mg/L,TOC含量为8.4mg/L,达到了国家GB8978-1996一级排放标准。 本文通过GC-MS分析,检测得到对硝基苯酚在催化超临界水氧化过程中的主要中间产物为:苯酚、对苯二酚、苯醌、邻硝基苯酚、2-苯氧基苯酚、4-苯氧基苯酚、二苯呋喃、二硝基二苯并呋喃等,并据此推测出对硝基苯酚氧化降解可能的反应路径。