3000m3/d印染厂废水处理工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水是人类赖以生存不可缺少的物质资源，随着社会的不断发展，推动着化学工业的快速发展，但在发展过程中工业废水也在不断地增加。其中染料废水是主要的有害工业废水之一，主要来源于染料及染料中间体生产行业。染料行业品种繁多，工艺复杂，随着染料工业的不断壮大，其生产废水已成为主要的水体污染源。目前我国是染料生产大国，常年生产的染料有11大类500多个品种，年生产能力约310⁵t，占世界染料总产量的30％以上，年产量已达90万t。在当前，我国大部分染料的合成基础是以偶氮化学为原料，形成的偶氮染料，这些偶氮染料所形成废水称之为偶氮染料废水。这些废水在特殊条件下，也能分解产生多种致癌的芳香胺，这些芳香胺经过活化作用能够改变人体的DNA结构，从而引起人体病变和诱发癌症。另一方面偶氮染料废水中含有大量的有机物和盐份，具有COD高，色泽深，酸碱性强等特点，并且这些废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧，影响水生生物和微生物的生长，破坏水体自净。有时这些染料在自然条件下无法被生物降解，他们在自然环境中能长期存在，并且会通过食物链不断传递，在人体内积累。所以如果染料废水不加处理直接排放，将会对日益紧张的饮用水源和人体造成极大的威胁。

湿式催化氧化法(CWO)是20世纪80年代开发的一项水处理技术。主要应用于高浓度难降解有机废水、氨氮废水生化处理的预处理及有毒有害工业废水。它是在高温、高压和有固体催化剂存在的情况下，利用溶解的分子氧氧化废水中的有毒有害的物质，最终目标产物是CO₂，H₂O和N₂等小分子。目前国内外用湿式催化氧化法处理氨氮废水及催化剂的制备进行了研究，研究主要是以贵金属为催化剂。杜鸿章等研究了焦化废水催化湿式氧化净化技术，并研制了高氧化活性及稳定性的贵金属催化剂，处理焦化废水，NH₃-N的去除率达到99%以上。Qin等共同研制Ru/Al₂O₃催化剂在503K，15MPa和pH=12的情况下对氨氮（初始浓度为150010-6）的去除率达到99%。虽然贵金属催化剂表现出较好的催化效果和稳定性，但是其昂贵的价格限制了它的工业应用。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标 本课题以4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐为模型污染物，研究湿式催化氧化对其降解效果和降解途径，同时确定合适的催化剂和载体，以及确定催化过程中的最佳工艺条件，为偶氮染料废水的处理提供一个合适的依据，从而达到改变偶氮染料废水污染的现状。

研究内容 本设计方案为处理某印染厂q=3000m³/d废水工艺初步设计，设计范围包括以下工艺条件：1.通过湿式催化氧化工艺处理对偶氮染料废水，比选不同的载体及催化剂类型，选择合适的载体催化剂。2.优化对偶氮染料废水的湿式催化氧化的最佳工艺条件。3.通过比较对偶氮染料废水处理前后的cod和氨氮，探讨湿式催化氧化偶氮染料废水的降解效果，并利用液质联用（lc-ms）技术对不同降解时间的降解产物进行分析，确定其降解途径。

拟解决的关键问题1.通过选择不同的载体、催化剂类型及制备方法，筛选出最佳的载体催化剂；2.通过对温度、氧化剂的实验摸索，确定对偶氮染料废水湿式催化氧化的最佳工艺条件；3.研究湿式催化氧化处理对偶氮染料废水的降解效果，考察催化剂及其用量、污染物初始浓度和反应温度对其降解效果的影响。

3. 研究的方法与方案

研究方法分析方法：对于催化剂性质的分析方法采用sem-eds（电子显微镜扫描）， bet（比表面积吸附）；对于水样分析采用cod（重铬酸钾法）和氨氮（纳氏试剂光度法），同时通过hplc（高效液相）来测定降解效果。

技术路线

实验方案1.载体和催化剂的选择以不同的载体（拟薄水铝石 活性炭 分子筛5a和13x）采用浸渍的方法分别依次浸渍cu系 mo系 zn系和fe系催化剂（分别以硝酸盐组分），浸渍之后，在烘箱里烘干。之后在400℃的马弗炉中煅烧2h，冷却即可。然后配制2.0g/l的4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐盐溶液1l，加入到高压反应釜中，加入过氧化氢6.0ml，然后分别用上述各组分载体浸渍好催化剂4.0g，作为催化作用，加入到反应釜中，密封。通入过氧化氢，加热反应，温度达到160℃时开始计时，一小时后取样，测出cod和氨氮，分析降解效率，以及通过hplc（高效液相）来测定4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的含量。改变不同载体所浸渍的催化剂，重复上述实验。筛选出最佳降解效果的载体和催化剂。 2.有无催化剂对4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的降解效果配制含有浓度为2.0g/l的4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐盐溶液a和b溶液各ll。分别加入6.0ml的过氧化氢。然后往a溶液中加入4.0g上述选出的催化剂。首先将a溶液加入高压反应釜中，密封。通入过氧化氢，加热反应。当温度达到160℃时开始计时，一小时后取样，测出cod和氨氮，分析降解效率。3.催化剂的用量对湿式催化氧化降解4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的影响配制溶度2.0g/l的4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐盐溶液1l，加入到高压反应釜中，同时量取6.0ml的过氧化氢，加入4.0g的催化剂，密封。通入过氧化氢，加热反应。当温度达到160℃时开始计时，一小时后取样，测出cod和氨氮，分析降解效率，同时用hplc（高效液相）来测定4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的含量。按照2.0g/l，4.0g/l，6.0g/l，8.0g/l的量依次改变上述催化剂的用量，重复上述实验。4.反应温度对催化氧化降解4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的影响配制溶度2.0g/l的4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐盐溶液1l，加入到高压反应釜中，同时量取6.0ml的过氧化氢，加入4.0g/l的催化剂，密封。通入过氧化氢，加热反应。温度达到160℃时开始计时，一小时后取样，测出cod和氨氮，分析降解效率，同时用hplc（高效液相）来测定4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的含量。依次按照反应温度为160℃ 180℃ 200℃ 220℃改变反应的温度，重复试验。5.湿式催化氧化处理4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐的工程化应用研究利用高压反应釜处理含有4-氨基偶氮苯-4-磺酸钠盐偶氮染料废水，采用最优工艺参数，考察其cod和氨氮的去除率以及其可生化性。

4. 研究创新点

湿式催化氧化法是在传统的湿式氧化体系中加入催化剂，这样就降低了苛刻的反应条件，提高了氧化剂的氧化能力，缩短了反应时间，从而降低了投资运行成本。

湿式催化氧化法处理高浓度有机废水具有很多优点：该工艺不产生污泥，只有少量装置内部的清洗废液需要单独处理。净化效率高，又可回收热能，流程简单，占地面积小等。

5. 研究计划与进展

2015年2月：查阅资料，收集文献。

2015年3月：完成开题报告；进入实验室熟悉相关设备，进行实验。

2014年4月：根据开题报告进行工艺设计，收集实验数据。