二氧化氯催化氧化法處理造紙中段廢水

摘 要： 采用二氧化氯催化氧化法對(duì)某廠的造紙中段廢水進(jìn)行了處理，探討了在催化氧化處理過(guò)程中 clo2 用量、 催化劑投加劑量、 反應(yīng) ph 值、 反應(yīng)時(shí)間對(duì)中段廢水催化氧化處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在二氧化氯投加量為 40mg/ 100ml，反應(yīng) ph 值為 5，處理時(shí)間為90min，催化劑用量為 2.5g/ 100ml且重復(fù)使用 4次的條件下，可使中段廢水主要污染物codcr的去除率超過(guò)42%，有利于廢水后續(xù)生化處理。

關(guān)鍵詞： 中段廢水；二氧化氯；催化氧化；處理工藝

造紙中段廢水具有污染負(fù)荷大，可生化性差，采用常規(guī)的混凝＋生化二級(jí)處理，往往花費(fèi)較長(zhǎng)的處理時(shí)間，而且處理常常不能達(dá)到預(yù)期效果。據(jù)介紹[1～3]，二氧化氯催化氧化法作為一種新型的水處理高級(jí)氧化技術(shù)，是處理難降解有機(jī)廢水的一種高效實(shí)用的新技術(shù)。 它可以在常溫常壓下氧化廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)，使大分子的有機(jī)污染物降解為小分子的有機(jī)污染物，溶解性的有機(jī)污染物被分解為二氧化碳和水，在達(dá)到脫色的同時(shí)可有效提高廢水后續(xù)可生化性。 本文以二氧化氯為氧化劑，通過(guò)自制催化劑，對(duì)造紙中段廢水進(jìn)行了催化氧化處理，取得了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)

1 .1 實(shí)驗(yàn)藥品和廢水

硝酸鎳(ar)；氫氧化鈉(ar)；濃鹽酸(ar)；粒狀活性炭等。濃度為10％的二氧化氯水溶液采用化學(xué)法[4]制取。

實(shí)驗(yàn)廢水取自四川某造紙廠，包括洗篩廢水、 漂白廢水和剩余白水等，這里統(tǒng)稱(chēng)為造紙中段廢水。該廠以慈竹為原料，采用硫酸鹽法蒸煮， ceh三段漂白，生產(chǎn)雙膠紙和打字紙。其 codcr 平均含量為1563mg/l。

1 .2催化劑的制備

以活性炭為載體催化劑，將活性炭用濃度為 6%的硝酸鎳溶液浸漬 24h，然后過(guò)濾出浸漬液，用清水沖洗后晾干，在 85℃的烘箱中干燥 2h 后置于 120℃烘箱中 6h，最后在 300℃的高溫爐中恒溫 12h，得到ni/ac催化劑。

1 .3 實(shí)驗(yàn)步驟

在添加催化劑的條件下，重點(diǎn)考察催化劑投加量、 氧化劑投加量、 溶液 ph 值、 反應(yīng)時(shí)間對(duì)中段廢水催化氧化處理效果的影響，確定最佳工藝條件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每組實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3次取其平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 二氧化氯用量對(duì)處理效果的影響

取造紙中段廢水 100ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)的初始 ph 值為 4，催化劑投加量為 0.5g，反應(yīng)時(shí)間固定為 60min，考察不同用量的二氧化氯對(duì) codcr 去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1 所示。

從圖 1 可知，在氧化劑二氧化氯用量小于 40mg時(shí)，中段廢水 codcr 去除率隨氧化劑用量增加而快速上升，在 40mg時(shí)， codcr 去除率為 23.8%，繼續(xù)增大二氧化氯用量到 50mg， codcr 去除率為 25.2%，codcr 去除率變化不大，與添加量 40mg相比， codcr去除率僅提高1.4%。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧化劑的最佳投加量以 40mg為宜。

2.2催化劑用量對(duì)處理效果的影響

取造紙中段廢水 100ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)的初始 ph 值為 4，氧化劑投加量為 40mg，反應(yīng)時(shí)間固定為 60min，考察催化劑不同用量對(duì) codcr 去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示。

圖 2 結(jié)果表明，反應(yīng)初期隨催化劑用量的不斷增加， codcr 去除率也不斷增加，在催化劑用量為 2.5g時(shí)， codcr 去除率為 36.9%，繼續(xù)增大催化劑用量，codcr 去除率增加幅度很小，因此，催化劑用量以2.5g為宜。

2.3反應(yīng) ph值對(duì)處理效果的影響

取造紙中段廢水 100ml，氧化劑投加量為 40mg，催化劑添加量為2.5g，反應(yīng)時(shí)間固定為 60min，考察反應(yīng) ph 值對(duì) codcr 去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 3 所示。

由圖 3 可知，隨反應(yīng)ph值的不斷提高， codcr 去除率初期上升很快，在 ph 值為 4 時(shí)， codcr去除率為37.2%；繼續(xù)增大 ph 值到 5， codcr去除率為 39.1；再繼續(xù)增大ph值到6， codcr去除率為 38.7，出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，反應(yīng)ph值以5 為宜。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響

取造紙中段廢水 100ml，氧化劑投加量為 40mg，催化劑添加量為 2.5g，反應(yīng) ph 值為 5，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì) codcr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。

圖 4 結(jié)果表明，隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)， codcr 去除率不斷上升，在處理時(shí)間為 90min 時(shí)， codcr 去除率達(dá)到 44.9%。繼續(xù)延長(zhǎng)氧化反應(yīng)時(shí)間， codcr 去除率增加幅度很小，這是因?yàn)樵谘趸瘎┯昧恳欢ǖ那疤嵯拢磻?yīng)初期由于氧化劑濃度高，氧化反應(yīng)速度快，因此 codcr去除率增加幅度快；隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化劑濃度不斷下降，參與氧化反應(yīng)的氧化劑量不斷減少，因而處理效果提高幅度不明顯。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，處理時(shí)間以 90min 為宜。

2.5催化劑重復(fù)使用次數(shù)對(duì)處理效果的影響

利用上述實(shí)驗(yàn)所得到的最佳氧化處理?xiàng)l件，在氧化劑投加量為 40mg，催化劑用量為 2.5g，反應(yīng) ph 值為 5，處理時(shí)間為 90min 的條件下，對(duì)造紙中段廢水重復(fù)進(jìn)行 6 次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖 5 結(jié)果表明，催化劑重復(fù)使用 4 次時(shí)， codcr去除率均在 42%以上；第 5 次以后，去除率下降趨勢(shì)較為明顯；重復(fù)使用 6 次時(shí)， codcr 去除率只有28.6%，說(shuō)明催化劑已經(jīng)部分失活，不能起到良好的催化效果，因此，催化劑重復(fù)使用次數(shù)以 4次為宜。

3 結(jié)論

1）造紙中段廢水具有污染負(fù)荷大，可生化性差。采用二氧化氯催化氧化法可以在常溫常壓下氧化廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)，使 codcr 發(fā)生降解，同時(shí)使大分子的有機(jī)污染物降解為小分子的有機(jī)污染物，從而可有效提高廢水后續(xù)可生化性。

2）造紙中段廢水采用二氧化氯催化氧化法處理，其最佳工藝條件是二氧化氯投加量 40mg/100ml，反應(yīng) ph值 5，處理時(shí)間 90min，催化劑用量 2.5g/100ml。

3）在催化劑重復(fù)使用不超過(guò) 4 次的情況下，造紙中段廢水中主要污染物 codcr 的去除率平均超過(guò) 42％，處理效果較好。

4）二氧化氯催化氧化反應(yīng)條件溫和，易于操作，設(shè)備投資少。作為一種新型的高級(jí)氧化技術(shù)，二氧化氯催化氧化法是處理難降解有機(jī)廢水的一種高效實(shí)用的新技術(shù)，必將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)
[1]汪大 ,雷樂(lè)成.水處理新技術(shù)及工程設(shè)計(jì)[m].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001
[2]賀啟環(huán),方華.二氧化氯催化氧化處理難降解廢水技術(shù)研究進(jìn)展[j].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,3 (9):63～65
[3]徐錫彪,褚宏偉.對(duì)氨基苯甲醚廢水處理[j].環(huán)境污染與防治.2001,23(3):134～135
[4]李碩文,陳 揚(yáng).催化氧化法去除染液 codcr 的試驗(yàn)研究[j].西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào),1995,9(4):327～330.