活性炭催化臭氧氧化法处理奥里油加工废水

1、活性炭催化臭氧氧化法处理奥里油加工废水?222?化工环保environmentalprotectionofchemicalindustry2006年第26卷第3期活性炭催化臭氧氧化法处理奥里油加工废水曲险峰,郑经堂(中国石油大学(华东)重质油加工国家重点实验室,山东东营257062)摘要用活性炭作催化剂,对奥里油脱水加工过程中产生的高浓度有机废水进行催化臭氧氧化处理,研究了活性炭加入量,ph和空气进气流量对cod去除率的影响.结果表明,对于所处理的200ml废水,在活性炭加入量为l0g,ph为9,进气流量为0.12m/h的最佳反应条件下,反应30min时,cod去除率可从单独臭氧氧化的不到10

2、%提高到60%左右.降解的效率依赖于溶液的ph;初始cod越高,对臭氧的利用率越高.重复使用7次后,活性炭对cod的去除率没有明显改变.关键词活性炭;催化臭氧氧化;炼油;吸附;废水处理中图分类号x131.2;x703文献标识码a文章编号10061878(2006)03022204treatmentofwastewaterfrom0rimulsionproductionbyactivatedcarboncatalyticozonationprocessquxianfeng,zhengjingtang(statekeylaboratoryofheavyoilprocessing,chinauniv

3、ersityofpetroleum,dongyingshandong257062,china)abstract:thehighconcentrationorganicwastewaterfromorimulsiondehydrationprocesswastreatedbycatalyticozonationprocessusingactivatedcarbonascatalyst.theeffectsofactivatedcarbondosage,phandinletairfluxoncodremovalratewereinvestigated.undertheoptimumprocessc

4、onditionsofactivatedcarbondosage10g,ph9andinletairflux0.12m/h,200mlwastewaterwastreatedfor30minandthecodremovalrateisincreasedfrom10%(treatedbyozonationprocessonly)toabout60%.thedegradationefficiencyisdependeduponphofthesolution.thehighertheinitialcodofwastewateris,themoretheuseratioofozoneis.aftert

5、heactivatedcarbonisreusedfor7times,thecodremovalratehasnoobviouschange.keywords:activatedcarbon;catalyticozonation;refinery;adsorption;wastewatertreatment重质原油常采用水中乳化方法进行降黏,以便于储存或运输.来自委内瑞拉的奥里油就是用质量分数0.3%左右的非离子型表面活性剂(nis)将重质油分散于水中,并能够保持较长时间的稳定性.奥里油脱水加工产生的废水所含nis分子的烷基带支链和苯环,生物降解性较差,处理时还会产生大量泡沫,抑制有毒物质的降

6、解,影响活性污泥的正常运行.同时,未降解的表面活性剂还使净化设备中的污泥难以沉降,降低处理效率.臭氧对于废水中有机物的降解反应较快,温度和压力等反应条件温和,无二次污染,但是单纯臭氧氧化处理废水的效率低,处理成本高,而近几年发展起来的异相催化臭氧氧化法,所使用的固体催化剂易与废水分离,易活化和便于连续操作,具有较好的应用前景.本工作对活性炭在臭氧氧化处理奥里油加工废水时的催化性能进行了研究.1实验部分1.1废水水质废水取自某炼油厂奥里油脱水加工处理过程中所产生的废水,ph为6.86,cod为3400mg/l,固含量为0.34%(质量分数,105oc恒重).cod的主要来源为乳化时添加的乳化剂和

7、破乳时加入的破乳剂.向废水中加入蒸馏水配成不同cod的水样.收稿日期20051208;修订日期20060113.作者简介曲险峰(1968一),男,山东省烟台市人,博士生,高级工程师,主要从事水污染控制理论与技术的研究.电话:05468395024;电邮:qxfl00yahoo.coll1.ca.第3期曲险峰等.活性炭催化臭氧氧化法处理奥里油加工废水?223?1.2试剂和仪器dx09活性炭,山西新华化工厂;碘化钾,盐酸,氢氧化钠,皆为分析纯.501a型超级数显恒温水浴,上海浦东荣丰科学仪器有限公司;hy一2型调速多用振荡器,江苏金坛市中大仪器厂;2021型电热干燥箱,上海市上海县第二五金厂;fl

8、一032j型高频臭氧发生器,沈阳盛峰科工贸有限公司.臭氧反应器为内径30mnl,高450rain的砂芯布气玻璃反应器.1.3实验装置和流程反应体系由供气系统,气体净化器,臭氧发生器,臭氧反应器和臭氧尾气处理装置组成.实验流程见图1.反应器温度由恒温水夹套水浴调节.废水水样体积为200ml,臭氧氧化的反应条件为温度20,气源为压缩空气.图l实验流程1阀;2流量计;3气体净化器;4臭氧发生器;5臭氧反应器;6ki吸收瓶;7平衡瓶1.4分析方法cod采用重铬酸钾法测定;气相中的臭氧浓度采用碘量法测定.2结果与讨论2.1活性炭加入量对cod去除率的影响在20,进气流量0.12m/h条件下,活性炭加入量

9、对初始cod为1430mg/l的废水的臭氧氧化处理结果见图2.由图2可知,单独臭氧氧化的cod的去除率很低,反应30min,cod去除率不到10%;加入5g活性炭,cod去除率可大幅度提高;活性炭的加入量由10g提高到15g时,cod去除率基本没有提高.因此,确定活性炭的最佳加入量为10g.2.2活性炭吸附对cod去除率的影响在臭氧氧化处理前和处理后的废水中各加入10g活性炭振荡吸附60min,与加入10g活性炭催化臭氧氧化处理废水进行比较,考察不同反应时问活性炭吸附对cod去除率的影响,实验结果见图3.由图3可见,将吸附和臭氧氧化过程分开进行时,对废水cod的去除效果比活性炭存在的同时催化臭

10、氧氧化过程对废水cod的去除效果差.10g活性炭催化臭氧氧化2h时cod的去除率约为80%,比其他两种单独臭氧氧化约提高一倍.说明催化臭氧氧化过程中活性炭吸附的有机物量几乎是可以忽略的,其他研究者对不同催化剂和有机物的研究也得出了同样的结论.图2活性炭加入量对cod去除率的影响活性炭加入量/g:to;5;o10;_15图3活性炭吸附对cod去除率的影响?单独臭氧氰化后加入10g活性炭吸附60min;o10g活性炭吸附60min后进行单独臭氧氧化;v加入10g活性炭进行臭氧氧化处理2.3ph对cod去除率的影响ph对cod去除率的影响见图4.由图4可看出,随着ph的增大,cod去除率逐渐提高,p

11、h大于9后对cod去除率的影响减小.这是因为,在低ph时臭氧的直接反应占优势,抑制了?oh的生成,而且降解的中间产物是有机酸类,这些产物难以继续氧化而造成积累.在碱性条件下,水中oh一浓度很高,进而催化臭氧分解,产生大量的?oh,表现出高的cod去除率j.因此,确定实验的最佳ph为9.?224?化工环保environmentalprotectionofchemicalindustry2006年第26卷图4ph对cod去除率的影响ph:t13;9;7;-42.4进气流量对cod去除率的影响臭氧气源的进气流量对cod去除率的影响见图5.由图5可见,进气流量的过大或过小,都不利于cod的去除.在进气

12、流量为0.04iti/h时,由于气体的流量太小,无法使活性炭悬浮而形成沟流,cod去除率低.进气流量为0.16m/h时的cod去除率反而低于0.12m/h时的cod去除率,这可能是因为进气流量大导致气体中臭氧浓度降低,使臭氧不能有效地向水中扩散.因此可确定本反应最佳的进气流量为0.12m/h.图5进气流量对cod去除率的影响进气流量/(in?h):t0.16;0.12;?0.08;-0.042.5催化臭氧氧化后尾气中臭氧量的变化在进气中臭氧量约为500mg/h,对初始cod分别为350,1430mg/l的废水水样催化臭氧氧化时,测得的尾气中的臭氧量见图6.由图6可见,废水的初始cod高,尾气中

13、的臭氧量少,对臭氧的利用率高在反应的开始阶段,尾气中的臭氧量增加较快,在反应30min左右时,达到最大值,相应时间下,图25中cod去除率的增加也开始减缓;随后尾气中的臭氧量又有所起伏,这是因为生成的中问产物与臭氧反应的难易程度不同所造成.f量硼嚣导咄图6催化臭氧氧化时尾气中臭氧量的变化初始cod/(mg?l):?350;-14302.6活性炭催化臭氧氧化的使用寿命在活性炭加入量为10g,ph为9,进气流量为0.12iti/h的条件下,考察了活性炭作为废水臭氧氧化催化剂的使用寿命,结果见图7.由图7可见,经过7次的重复使用,活性炭的催化性能几乎没有下降,每次cod的去除率与第一次相比不相上下;

14、反应30min时,cod去除率可达60%左右,显示了较好的催化活性.图7活性炭循环使用次数对cod去除率的影响使用次数/次:t1;3;?5;-73结论a)对200ml奥里油废水进行催化臭氧氧化处理,在活性炭加入量为10g,ph为9,进气流量为0.12iti/h的条件下,反应30min时,cod去除率可从单独臭氧氧化的不到10%提高到60%左右.b)碱性条件下的废水处理效果要好于酸性条件;废水样的初始cod越高,对臭氧的利用率越高.c)活性炭的催化作用要比吸附作用大得多,经过7次连续使用,其对cod的去除率没有明显的影响,显示了较好的催化活性.参考文献1marruffof,sarmiontow.

15、orimulsionallalternative第3期曲险峰等.活性炭催化臭氧氧化法处理奥里油加工废水?225?sourceofenergy.fuelandenergyabstracts,1997,38(5):3113122陈胜慧,胡仁志,王波.酚醚的生物降解性构效关系研究.环境导报,2002,(6):14153杨立新.非离子表面活性剂在水体中的生物降解.化工环保,1997,17(4):2462474hoignej.baderh.rateconstantsofreactionofozonewithorganicandinorganiccompoundsinwater1i:dissociatin

16、gorganiccompounds.waterres,1983,17:1851945andreozzir,capriov,insolaa,et.a1.advancedoxidationprocesses(aop)forwaterpurificationandrecovery.cataltoday,2000,53(1):516o6graciar,cortess,sarasaj,eta1.tio2一catalysedozonationofrawebrofiverwater.waterres,2000,34(5):152515327karpelvelleitnern,gombertb,legubeb

17、,eta1.impactofcatalyticozonationontheremovalofachelatingagentandsurfactantsinaqueoussolution.waterscitechnol,1998,38(45):2032098国家环保总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法().北京:中国环境科学出版社,1998.3543569童少平,冷文华,张鉴清等.催化臭氧化降解磺基水杨酸.中国环境科学,2001,21(6):51551810beltranfj.rivasfj.monterodeespinosar.catalyticozonationofoxali

18、cacidinanaqueoustio2slurryreactor.applcatalb,2002,39(3):22123211maj.grahamnjd.preliminaryinvestigationofmanganesecatalyzedozonationforthedestructionofatrazine.ozone:science&engineering,1997,19(3):22724012maj.grahamnjd.degradationofatrazinebymanga-nesecatalysedozonation:influenceofhumicsubstances

19、.waterres,1999,33(3):78579313maj.grahamnjd.degradationofatrazinebymanganesecatalysedozonationinfluenceofradicalscavengers.waterres,2000,34(15):3822382814karpelvelleitnern,delouaneb,legubeb,eta1.effectsofcatalystsduringozonationofsalicylicacid,peptidesandhumicsubstancesinaqueoussolution.ozone:science

20、&engineering,1999,21(3):26127615tongshaoping,lengwenhua,zhangjianqing,eta1.catalyticozonationofsulfosalicylicacid.ozone:science&engineering,2002,24(2):11722216杜桂荣,孙占学,童少平等.催化臭氧化降解有机废水及影响因素.东华理工学院,2004,27(2):17317717谢甫钦柯ma,利荣诺夫bb.臭氧化法水处理工艺学.北京:清华大学出版社,1987.102105(编辑徐怡珊)analyticachina2006第三届慕尼黑上海分析生化展analyticachina2006第三届慕尼黑上海分析生化