張祎敏

（石嘴山工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

酚類污染廢水主要在雙酚A、煉油、石油化工、合成纖維以及塑料等產(chǎn)品的制造過程中產(chǎn)生。對于酚類化合物而言，即使其在非常低濃度的量級也會對人體和微生物具有一定的毒害作用；當(dāng)其濃度較高時可引起急性中毒反應(yīng)，甚至死亡[1-2]。吸附法、生化法、溶劑萃取法以及高級氧化法均可用于酚類污染廢水的治理，但是高級氧化法因其處理高效、降解徹底等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，而且以催化濕式氧化法為主[3-5]。本文將以過渡金屬氧化物為催化劑、雙氧水為氧化劑對酚類污染廢水進(jìn)行處理，最終得出酚類污染廢水采用復(fù)合金屬氧化物催化處理的最佳工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

本文所研究的核心為采用復(fù)合金屬氧化物催化處理酚類污染廢水，通過實(shí)驗(yàn)的方式選出最佳的催化劑和處理工藝條件，上述研究主要基于實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行。根據(jù)上述研究內(nèi)容，本實(shí)驗(yàn)包括有復(fù)合金屬氧化物的制備和苯酚廢水的處理兩個環(huán)節(jié)。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1.1 復(fù)合金屬氧化物的制備

復(fù)合金屬氧化物為催化濕式氧化法處理酚類污染廢水的催化劑，為得到最佳的催化劑選型，需要根據(jù)相關(guān)理論和經(jīng)驗(yàn)配置復(fù)合金屬氧化物，具體步驟如下：

1）取3 種或者2 種一定物質(zhì)的量濃度的過渡金屬在硝酸鹽溶液中充分反應(yīng)，并在其中以60 滴/min的速度加入一定量的共沉淀劑，在反應(yīng)過程中采用磁力攪拌器攪拌1 h；

2）將1）的反應(yīng)產(chǎn)物陳化一定時間后，采用無水乙醇和蒸餾水對其進(jìn)行洗滌，洗滌后置于60 ℃的烘箱中干燥12 h；

3）將2）的反應(yīng)產(chǎn)物放置于馬弗爐中煅燒若干小時，得到作為催化劑的復(fù)合金屬氧化物。

1.1.2 酚類污染廢水的治理

在上述復(fù)合金屬氧化物制備完成后，以其為催化劑采用催化濕式過氧化氫氧化法對酚類污染廢水進(jìn)行治理，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1）在三口燒瓶中加入500 mL 酚類污染廢水，同時向其中加入一定量的復(fù)合金屬氧化物催化劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的雙氧水；

2）樣品加注完成后以2 000 r/min 的速度對其進(jìn)行攪拌，同時將三口燒瓶置于水浴中進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后對過濾所得的濾液進(jìn)行測試，重點(diǎn)對灰分酚的含量和COD 進(jìn)行測定。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇及分析

在對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選型，具體如表1 所示：

表1 酚類污染廢水處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2 復(fù)合金屬氧化物催化劑的優(yōu)選

本小節(jié)結(jié)合苯酚類污染廢水的處理實(shí)際需求，采用兩組分和三組分復(fù)合金屬氧化物作為其催化劑對苯酚類污染廢水進(jìn)行治理。

2.1 兩組分復(fù)合金屬氧化物催化劑的優(yōu)選

所研究的兩組分復(fù)合金屬氧化物包括有Zn-Fe、Zn-Co、Cu-Fe、Fe-Mn、Co-Mn、Cu-Mn 以及Zn-Mn 7 種催化劑。在上述兩組分復(fù)合金屬氧化物催化劑制備完成的基礎(chǔ)上，按照“1”中所述的酚類污染廢水的治理步驟對不同催化劑對應(yīng)的治理效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比分析，重點(diǎn)對酚類污染廢水中COD 的去除率和揮發(fā)酚的去除率進(jìn)行對比，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2 所示：

表2 不同兩組分復(fù)合金屬氧化物降解效果對比

分析表2 中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在酚類污染廢水治理過程中加入復(fù)合金屬氧化物對應(yīng)的COD 去除率和揮發(fā)酚的去除率明顯增加；對比不同復(fù)合氧化物對應(yīng)的降解效果可知，當(dāng)采用Cu-Mn 復(fù)合金屬氧化物和Zn-Mn 復(fù)合金屬氧化物其對酚類污染廢水中COD 和揮發(fā)酚的去除率相近且效果最好。

2.2 三組分復(fù)合金屬氧化物催化劑的優(yōu)選

所研究的三組分復(fù)合金屬氧化物包括有Co-Cu-Mn 和Cu-Mn-Zn 兩類，上述兩種復(fù)合金屬氧化物均按照預(yù)先設(shè)定的步驟進(jìn)行制備；基于制備完成的三組分復(fù)合金屬氧化物對苯酚廢水的治理效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)對酚類污染廢水中COD 和揮發(fā)酚的去除率進(jìn)行對比，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3 所示：

表3 不同三組分復(fù)合金屬氧化物降解效果對比

如表3 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，Cu-Mn-Zn 復(fù)合金屬氧化物相比較與Co-Cu-Mn 復(fù)合金屬氧化物對酚類污染廢水中COD 和揮發(fā)酚具有更好的去除率，即對酚類污染廢水具有更好的降解效果。

所以，三組分復(fù)合金屬氧化物相比于兩組分復(fù)合金屬氧化物而言對酚類污染廢水具有更好的降解效果。而且，以Cu-Mn-Zn 復(fù)合金屬氧化物作為催化劑為左右選擇，其對酚類污染廢水中COD 的去除率可達(dá)92.4%，對揮發(fā)酚的去除率高達(dá)98.5%。

3 結(jié)語

酚類污染廢水是工業(yè)生產(chǎn)中常見的廢水之一，當(dāng)其濃度較低時就對人體和微生物造成傷害，當(dāng)其濃度較高時會導(dǎo)致急性重度甚至出現(xiàn)對生命構(gòu)成威脅。因此，針對酚類污染廢水的治理是當(dāng)前急需解決的問題。相比于各種酚類污染廢水的治理方向，催化濕式氧化法具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，唯一需要研究的是催化劑的選型。

1）復(fù)合金屬氧化物為酚類污染廢水治理的催化劑的首選，本文重點(diǎn)對兩組分和三組分復(fù)合金屬氧化物的催化效果進(jìn)行研究。

2）酚類污染廢水治理過程中加入復(fù)合金屬氧化物對應(yīng)的COD 去除率和揮發(fā)酚的去除率明顯增加；對比不同復(fù)合氧化物對應(yīng)的降解效果可知，當(dāng)采用Cu-Mn 復(fù)合金屬氧化物和Zn-Mn 復(fù)合金屬氧化物其對酚類污染廢水中COD 和揮發(fā)酚的去除率相近且效果最好。

3）三組分復(fù)合金屬氧化物相比于兩組分復(fù)合金屬氧化物而言對酚類污染廢水具有更好的降解效果；而且，以Cu-Mn-Zn 復(fù)合金屬氧化物作為催化劑為最優(yōu)選擇，其對酚類污染廢水中COD 的去除率可達(dá)92.4%，對揮發(fā)酚的去除率高達(dá)98.5%。