陶瓷膜分離與MnO2催化臭氧氧化耦合技術(shù)對污水深度處理的研究.pdf

1、高效污水深度處理技術(shù)的開發(fā)對提高現(xiàn)有污水處理廠出水水質(zhì)，滿足日趨嚴格的水質(zhì)標準要求，解決水污染問題具有重要意義。膜分離技術(shù)能夠有效去除二級出水中的懸浮顆粒物和致病菌等物質(zhì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于污水深度處理過程中，而目前該技術(shù)存在的關(guān)鍵科學(xué)問題是如何高效去除小分子有機污染物和減緩膜污染。本研究通過制備具有催化臭氧氧化功能的陶瓷分離膜，實現(xiàn)膜分離技術(shù)與催化臭氧氧化技術(shù)的耦合，利用催化臭氧產(chǎn)生的活性氧物種降解有機污染物，提高出水水質(zhì)，減緩膜污染。

2、主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)制備介孔β型高效MnO2臭氧催化劑。為提高催化劑的比表面積，以SBA-15分子篩為模板，硝酸錳溶液為前驅(qū)體，制得具有有序孔道的介孔β型MnO2粉末。該催化劑的比表面積為142m2/g，是未使用SBA-15模板制得的二氧化錳（對照催化劑）的10倍。電子順磁共振波譜分析結(jié)果表明羥基自由基為該催化劑催化臭氧氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的主要活性氧物種，羥基自由基產(chǎn)率是對照催化劑的2倍;催化臭氧氧化降解草酸的表觀

3、反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)達到0.018min-1，是對照催化劑的3倍。上述結(jié)果表明該方法所制二氧化錳具有相對較高的臭氧催化活性。
　　(2)研究基于MnO2催化劑制備催化臭氧氧化功能陶瓷膜的方法及其對二級出水深度處理的性能。采用溶膠凝膠法將臭氧催化劑二氧化錳均勻地負載到陶瓷膜表面，制備的陶瓷膜膜孔徑為50nm，孔隙率為33‰純水通量為270L/m2·h·bar。以某污水處理廠二級出水(COD為100～112mg/L)為處理對象，考察了該功能

4、陶瓷膜的處理能力:當臭氧投加量為1mg/L時，出水COD低于50mg/L，出水通量穩(wěn)定在120L/m2·h·bar;與未負載催化劑的陶瓷膜相比，COD去除率提高了29％，膜通量提高了11％。上述結(jié)果表明催化臭氧氧化作用能夠有效提高陶瓷膜對污水COD的處理效果，增強陶瓷膜的抗污染能力。
　　(3)設(shè)計并組裝了以負載二氧化錳臭氧催化劑陶瓷膜為核心的催化臭氧氧化技術(shù)與陶瓷膜分離技術(shù)相耦合的中試設(shè)備，并研究了其對顏料生產(chǎn)廢水和市政污水深度

5、處理的性能。顏料生產(chǎn)廢水二級出水(COD為80～120mg/L、色度為80～100稀釋倍數(shù)、UV254為1.4～1.8cm-1、大腸桿菌為＞2.4×106MPN/L、SS為15～25mg/L)經(jīng)功能陶瓷膜處理后，出水COD低于50mg/L，色度低于30稀釋倍數(shù)、UV254約為0.8cm-1、大腸桿菌和SS無檢出;彗星試驗證實中試出水不再具有明顯的遺傳毒性。市政污水二級出水(COD為25～45mg/L、色度為32稀釋倍數(shù)、大腸桿菌為＞2.