编号：ZZHY00117

篇名：煤气化渣基介孔材料的制备及其在制浆造纸废水深度处理中的应用

作者： 胡崟

关键词： 造纸中段废水; 煤气化渣; 碳硅介孔材料; COD去除率;

机构： 华南理工大学

摘要： 煤气化渣是煤气化工业产生的固体废物,具有优良的物理化学性质,近些年来开发出了多种煤气化渣的高值化利用方式,特别是在多孔材料的制备和应用方面,但其在处理困难、成分复杂的实际工业废水中的应用还研究的尚少。本文以煤气化细渣为原料,利用酸浸法制备出了煤气化渣基碳硅介孔材料（AC-FCGS）,采用碳热还原法制备出了一种煤气化渣基Fe/Cu双活性非均相Fenton催化剂（Fe/Cu-AC-FCGS）,最后将Fe/Cu-AC-FCGS催化剂应用到废纸浆厂二级生化处理出水的深度处理中。 AC-FCGS的制备结果表明原料粒径和酸浓对煤气化渣基碳硅介孔材料的孔结构影响较大,原料粒径和酸浓通过影响残余碳含量和金属氧化物浸出率,从而影响了煤气化渣基碳硅介孔材料的孔结构,在原料选用FCGS1、酸浓为16 wt%（质量分数）、反应温度为30℃、反应时间为30 min的最优条件下制备得到了比表面积为566 m2/g、孔容为0.528 cm3/g、孔径主要分布在2-5 nm的AC-FCGS;AC-FCGS吸附甲基橙的过程符合Langmuir等温线模型,AC-FCGS对甲基橙的吸附量可达89.13 mg/g,吸附动力学符合伪二阶动力学模型。 碳热还原法制备Fe/Cu-AC-FCGS研究结果表明,Fe/Cu-AC-FCGS中活性物质的组成和含量由煅烧温度和Fe/Cu摩尔比所控制,而浸渍液浓度通过控制Fe/Cu-AC-FCGS中活性位点的数量,从而影响了Fe/Cu-AC-FCGS的催化活性。在煅烧温度为900℃,浸渍液浓度为0.2 mol/L,Fe/Cu摩尔比为2:1的条件下,制备出来的催化剂具有最高的活性,对氯苯酚的去除率可达96.82%。此时Fe/Cu-AC-FCGS中的活性物质主要以Fe0和Cu0的形式存在,其含量分别为5.24%和2.48%。 Fe/Cu-AC-FCGS催化剂催化H2O2深度处理造纸中段废水的研究结果表明,废水处理最佳工艺为初始p H为5,H2O2投加量16 mmol/L,催化剂投加量1.25 g/L,反应时间120 min,此时COD去除率为67.85%,色度去除率为97.44%,出水CODCr值为63.13 mg/L。回用5次后的Fe/Cu-AC-FCGS催化剂经过碳热还原再处理,COD去除率和色度去除率分别从38.27%和65.79%提高到52.49%和82.17%。Fe/Cu-AC-FCGS催化H2O2反应体系更加符合伪二级动力学反应,催化反应体系中·OH为主要的氧化物质。Fe/Cu-AC-FCGS催化H2O2能够有效降解废水中的有机物,大大降低废水的污染负荷。