反渗透浓水如何处理

反渗透浓水如何处理

反渗透浓水如何处理,

反渗透技术是一种先进和有效的膜分离技术，被广泛应用于废水的深度处理过程中。目前，炼化企业已建或拟建的废水回用装置大多采用反渗透工艺，但反渗透单元产水率只有75%左右，有25%左右的反渗透浓水需排放。排放的反渗透浓水具有以下特点:?CODCr质量浓度高，一般在120mg/L以上;?可生化性差，主要是一些如高级脂肪烃、多环芳烃、多环芳香化合物等难降解有机污染物;?色度高，污染物分子中含有偶氮基、硝基、硫化羟基等双键发色团;?含盐量高。由于反渗透浓水水质达不到国家排放标准，含盐量高一直是企业需要解决的难题。因此，迫切需要开发针对污水回用装置反渗透单元排放浓水的处理技术，实现炼化企业外排废水的全面、稳定达标排放。

本研究根据反渗透浓水水质特点，探讨ClO2三相催化氧化技术处理反渗透浓水的最佳试验条件，即常温常压下以压缩空气(气相)、药剂发生器产生的高效氧化剂ClO2(液相)在负载型催化剂(固相)作用下，发生催化氧化反应，将反渗透浓水的有机污染物直接氧化为二氧化碳和水，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高其可生化性，较好地去除有机污染物。由于该催化剂的作用，使得空气中的氧气也作为氧化剂参与反应，减少了液相氧化剂的消耗量，降低了处理成本，提高了处理效率。因此，ClO2三相催化氧化法处理反渗透浓水是一项非常有前景的处理技术。

1、材料与方法

1.1试验装置

试验装置工艺流程如图1所示。进水箱有效体积为110L，三相催化氧化塔的有效体积为130L，塔内装有空隙率为30%的催化剂80L，配有进水管和穿孔曝气系统。

图1试验工艺流程

Fig.1Processflowofthetest 1.2试验材料

1.2.1氧化剂的制备

为确保ClO2的氧化性，本试验中使用的ClO2采取氯酸钠与盐酸现场反应

15min制得。

1.2.2催化剂的制备

用硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铈等作为制备催化剂的前驱物，专用活性炭(PS-40)为制备催化剂的载体，采用共沉淀法和浸渍法来制备复合氧化物负载型催化剂，经过干燥、焙烧、活化(添加助催化剂等)、成型等工艺而制得。其活性组分有CuO、NiO、CeO2、CoO2等复合氧化物，活性组分的担载量为 10%左右，浸渍液为5%的硝酸盐溶液，干燥温度为110?，焙烧温度为400,450?。 1.3废水水质反渗透浓水取自甘肃省某石化公司污水回用装置反渗透单元现场排放浓水，其组成复杂，含有高级脂肪烃、多环芳烃、多环芳香化合物等难生化降解有机污染物，经测定其CODCr的质量浓度为95,230mg/L，pH值为6.0,8.2，色度为

550,870倍，氯离子质量浓度为2650,3520mg/L。

1.4试验方法

反渗透装置产生的浓水自流进入到进水箱，在进水箱中投加配制好的ClO2溶液，并充分搅拌均匀，然后进入三相催化氧化塔，在催化剂的催化存在下，水中有机污染物在ClO2和空气中氧气的共同作用下被氧化降解，有效去除污水中的CODCr。试验考察了催化剂中各组分不同配比、pH值、ClO2投加量、进气量对氧化效果的影响。

1.5分析方法

常见金属离子采用原子分光光度法;CODCr浓度采用重铬酸钾氧化法;色度采用分光光度法结合稀释倍数法。

2、结果与讨论

2.1催化剂的选择

通过对过渡金属氧化物的大量研究，从中筛选出性能优良的氧化物作为复合金属氧化物催化剂的前驱体，进而制备出负载型复合金属氧化物催化剂。从催化性能、制备活化的难易程度、对CODCr去除率高低等方面开展对比试验，筛选出一种最佳的催化剂，供后续研究使用。催化剂组成与选择的试验方案如表1所示。

表1催化剂组成与选择试验方案

Tab.1Componentofcatalystsandtestschemeion

图2是制备出的不同催化剂对反渗透浓水中CODCr去除率的关系曲线。试验条件为:常温常压下，反渗透浓水中CODCr的质量浓度为156mg/L，pH值为6.5，氧化剂ClO2投加量为110mg/L。

由图2可知，4种组成不同的催化剂均具有一定的催化活性，其中以

CuO/NiO/La2O3/CeO2组合的催化剂性能最好，其次是CuO/CoO2 /ZnO/La2O3组合的催化剂。根据金属氧化物的催化理论及应用，Cu、Ni氧化物的存在可以大幅提高ClO2在水溶液中˙OH的产生速率。因此，Cu、Ni氧化物的组合是构成催化剂的主要活性成分。稀土元素La、Ce的氧化物在负载型催化剂中既有催化作用，又有分散活性组分的作用，对于改善催化剂的性能非常有利。而含有MnO2、ZnO、Fe2O3的组合，可能由于这些氧化物只有部分活化和协同作用而导致催化氧化的总体效果较差。 CuO、NiO、La2O3、CeO2这4种氧化物的配合，有助于控制活性组分的溶出，提高催化剂的稳定性。因此，选择CuO/NiO/La2O3 /CeO2组合作进一步的研究。

图2不同催化剂与CODCr去除率的关系曲线

Fig.2RelationshipbetweendifferentcatalystsandCODCrremoval

2.2催化剂中各组分不同配比对氧化效果的影响

选用A4的氧化物组分，通过调整各组分间的配比制备了不同的负载型催化剂，然后进行不同催化剂对反渗透浓水中CODCr去除率的对比试验，从而获得催化剂中各组分的最佳配比。试验条件为:常温常压下，反渗透浓水中CODCr的质量浓度为145mg/L，pH值为6.0，ClO2的投加量为110mg/L，试验结果如图3所示。

图3组分不同配比的催化剂与CODCr去除率的关系曲线

Fig.3RelationshipbetweencomponentratioofcatalystsandCODCrremoval 由图3可知，CuO/NiO/La2O3/CeO2的物质的量之比为3?1?2?2时，反渗透浓水中CODCr的去除率在30min时即可达到90%左右，而且在反应过程中pH值也保持弱酸性。这是由于CuO和NiO对ClO2在水溶液中产生˙OH有非常强的催化作用，而La2O3和 CeO2的加入则进一步强化了催化剂分散活性组分的能力，而且这一组合的催化剂中各氧化物的溶出量非常少，达到了良好的处理效果。 2.3pH值的选择

溶液的pH值对ClO2氧化与催化氧化性能均有显著的影响，pH值还会影响催化剂表面活性组分的流失和催化剂的使用寿命。因此，需要从ClO2催化氧化性能、催化剂溶出量以及是否需要调节反渗透浓水原有酸碱度3方面综合考虑，确定反应过程中的最佳pH值。为此，首先考察了溶液pH值与催化剂总溶出量之间的关系，结果如图4所示。

图4催化剂总溶出量与pH值的关系曲线

Fig.4RelationshipbetweenpHvalueandtotaldissolving-outamountofcatalyst

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