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為了解決含有高濃度錫離子、苯酚磺酸和苯酚等污染物的冷軋鍍錫廢水難以處理的問(wèn)題，研究建立了混凝沉淀與微波誘導(dǎo)CuOx/SiCT-H2O2催化氧化深度處理聯(lián)合工藝。研究表明:混凝沉淀可完全去除冷軋鍍錫廢水中的錫離子;微波催化氧化技術(shù)對(duì)廢水中的主要有機(jī)污染物苯酚磺酸和苯酚的去除率均超過(guò)95%，微波輻射15min，COD和TOC去除率分別達(dá)96%和98%。同時(shí)，以碳化硅管為基材的CuOx/SiCT催化劑在微波體系中呈現(xiàn)出**的催化性能并可實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)使用。
鋼鐵行業(yè)中冷軋鍍錫鋼板的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水富含大量的錫離子(Sn2+)、苯酚磺酸和苯酚，具有生物毒性，且可生化性差。冷軋鍍錫廢水通常采用鐵碳法處理，處理效果好，但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生大量鐵泥，易造成二次污染。
近年來(lái)，微波催化氧化技術(shù)由于**快速、且無(wú)二次污染在水處理領(lǐng)域中得到廣泛關(guān)注。微波誘導(dǎo)載銅活性炭可有效催化氧化H2O2產(chǎn)生大量·OH**處理垃圾滲濾液，反應(yīng)10minCOD去除率可達(dá)84.1%。
但活性炭在微波高溫下受熱易造成空隙結(jié)構(gòu)塌陷等問(wèn)題，導(dǎo)致催化劑的循環(huán)使用效率低。碳化硅(SiC)吸波性能好，在微波高溫環(huán)境下熱穩(wěn)定性強(qiáng)，可循環(huán)使用。結(jié)合Cu良好的催化性能和SiC在微波高溫下的強(qiáng)穩(wěn)定性，本研究選用碳化硅管(SiCT)作為基材負(fù)載Cu。
針對(duì)武漢某鋼鐵廠(chǎng)產(chǎn)生的冷軋鍍錫廢水，首先用混凝沉淀去除廢水中Sn2+，再利用微波誘導(dǎo)載銅碳化硅管(CuOx/SiCT)催化氧化H2O2深度處理廢水中的苯酚磺酸和苯酚。探討了微波催化機(jī)制，考察了CuOx/SiCT重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)了催化劑的回收和循環(huán)使用。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1廢水的來(lái)源及水質(zhì)
水樣采自武漢某鋼鐵廠(chǎng)冷軋鍍錫廢水，部分水質(zhì)指標(biāo)如下:ρ(苯酚磺酸)為3.0×103mg/L、ρ(苯酚)為1.5×103mg/L、ρ(Sn2+)為2.0×103mg/L，ρ(COD)為4.8×103mg/L，pH值為2.2。
1.2催化劑的制備及表征
采用浸漬法制備催化劑CuOx/SiCT。碳化硅管(SiCT，8.4g，長(zhǎng)×外徑×內(nèi)徑為3cm×1.3cm×0.8cm)的預(yù)處理:將CiCT用去離子水清洗后置于1%的硝酸溶液中超聲30min，再用去離子水清洗數(shù)次，然后放入烘箱中于105℃下烘干8h。
CuOx/SiCT的制備:預(yù)處理后的SiCT放入0.5mol/L的Cu(NO3)2溶液中浸泡24h，取出后用去離子水沖洗，于80℃下烘干8h，取出備用。采用X-射線(xiàn)衍射儀(XRD，X'PertPRO)分析晶體結(jié)構(gòu)。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1混凝沉淀實(shí)驗(yàn)
取500mL廢水于燒杯中，采用NaOH調(diào)節(jié)pH值為7.0，加入6.25g聚合氯化鋁(polyaluminumchloride，PAC)混凝劑攪拌(140r/min)1min。分別加入5mLDC108型、DC715型、DC385型聚丙烯酰胺(polyacrylae，PAM)溶液(160mg/L)，以30r/min攪拌15min。靜置30min后過(guò)濾，測(cè)定濾液中的Sn2+、pH、COD。
1.3.2微波催化氧化
微波催化氧化裝置參見(jiàn)文獻(xiàn)。在100mL混凝絮凝處理后的水樣中加入一定量的30%H2O2和CuOx/SiCT催化劑，微波輻照20min后，測(cè)定出水水質(zhì)。
1.4分析方法
Sn2+采用McCloskey法;COD采用快速消解分光光度法;總有機(jī)碳(TOC)采用multiN/C2100總有機(jī)碳分析儀測(cè)定(Analytikjena，Germany);苯酚磺酸和苯酚采用HPLC-UV(Agilent，USA)進(jìn)行測(cè)定。
色譜條件:色譜柱AgilentXDB-C18(Agilent，USA，250mm×4.6mm×5μm)，柱溫25℃;流動(dòng)相為0.1mol/LKH2PO4溶液，流速1mL/min;進(jìn)樣量20μL;紫外檢測(cè)波長(zhǎng)230nm。
2結(jié)果與討論
2.1廢水的混凝沉淀
圖1為不同混凝絮凝劑對(duì)廢水的處理效果。可知:冷軋鍍錫廢水經(jīng)過(guò)PAC和3種不同型號(hào)陰離子PAM(DC108型，DC715型DC385型)進(jìn)行混凝處理后，Sn2+去除率接近100%。其中，采用PAC和DC108進(jìn)行混凝處理后，COD去除率為27%。混凝沉淀出水中的主要污染物質(zhì)苯酚磺酸和苯酚分別降低到3.0×103，1.3×103mg/L。混凝沉淀可有效去除廢水中的Sn2+，但對(duì)COD的去除效果有限，廢水中的有機(jī)污染物有待進(jìn)一步深度處理。