1、引言

　　對(duì)苯二甲酸是生產(chǎn)聚酯纖維滌綸、塑料增塑劑、農(nóng)藥和染料等化工產(chǎn)品的原料或中間體。在最近的幾十年，一些廢水中含苯二甲酸的工業(yè)開(kāi)展迅猛，使對(duì)苯二甲酸的排放量也會(huì)有所提升。由于去離子水在對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)過(guò)程中作為主要的生產(chǎn)溶劑，用量特別大，所以廢水的排放量也會(huì)很大。對(duì)苯二甲酸廢水成分復(fù)雜，含有大量醋酸、對(duì)苯二甲酸、苯甲酸、間苯二甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、對(duì)羥基苯甲醛及醋酸甲酯等。其中，含有的鏈狀化合物醋酸、醋酸甲酯的可生化性比擬好，而含有的苯環(huán)化合物對(duì)苯二甲酸、對(duì)甲基苯甲酸等的可生化性比擬差。因而，有效地降解廢水中的對(duì)苯二甲酸，是當(dāng)前工業(yè)廢水處理中亟待處理的一個(gè)問(wèn)題。

　　近來(lái)有一種新的、在室溫和氣壓為1.01×105Pa降落解的辦法，能夠處置一些用臭氧不容易直接氧化的物質(zhì)。這種辦法就是催化臭氧氧化技術(shù)。催化劑在臭氧氧化過(guò)程中參加，不但能夠提升臭氧的應(yīng)用率，而且還能夠提升有機(jī)物的礦化度。依據(jù)催化臭氧化技術(shù)所用催化劑品種的不同，普通分為兩類(lèi)：一類(lèi)是均相催化臭氧氧化，另一類(lèi)是非均相催化臭氧氧化。均相催化臭氧氧化催化劑普通為過(guò)渡金屬離子，例如Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+和Cu2+等;非均相催化臭氧氧化普通是應(yīng)用固態(tài)金屬、金屬氧化物或負(fù)載在載體上的金屬或金屬氧化物作為催化劑。

　　本文采用鈷錳尖晶石協(xié)同臭氧催化氧化法降解含對(duì)苯二甲酸廢水，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)平安排放。并對(duì)其催化劑的制備實(shí)施研討，調(diào)查各影響要素對(duì)對(duì)苯二甲酸去除效果的影響，結(jié)合工業(yè)上的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題等選出最優(yōu)條件。

　　2、實(shí)驗(yàn)辦法

　　2.1 主要試劑和儀器

　　主要試劑：硝酸錳溶液(50%)、硝酸鈷、對(duì)苯二甲酸、氫氧化鈉、碘化鉀、硫代硫酸鈉、氨水(28%)，均為剖析純。

　　主要儀器：馬弗爐、電恒溫鼓風(fēng)枯燥箱、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、臭氧發(fā)作器、循環(huán)水式多用真空泵、紫外分光光度計(jì)、電子天平。

　　2.2 催化劑的制備

　　首先在小燒杯中精確稱(chēng)取10mL0.2mol/L的Mn(NO3)2溶液，移取8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水，經(jīng)過(guò)滴加的方式參加硝酸錳;然后再將5mL0.2mol/L的Co(NO3)2滴加到混合液中，磁力攪拌2h;最后在550℃條件下，在馬弗爐中煅燒6h。

　　2.3 催化臭氧化實(shí)驗(yàn)

　　(1)模仿對(duì)苯二甲酸廢水的制備：用移液管移取5mLNaOH溶液于小燒杯中;在天平上稱(chēng)取0.1g對(duì)苯二甲酸固體溶解在NaOH溶液中，倒入1000mL的容量瓶中定容。在做實(shí)驗(yàn)之前，為確保實(shí)驗(yàn)儀器的清潔，先用蒸餾水清洗反響器，然后取出300mL倒入反響容器中。

　　(2)稱(chēng)取制備好的鈷錳尖晶石于反響容器中，控制溫度為25℃。

　　(3)翻開(kāi)通風(fēng)櫥保證通風(fēng)，防止臭氧擴(kuò)散。

　　(4)翻開(kāi)氧氣瓶的總閥，再翻開(kāi)臭氧發(fā)作器一段時(shí)間，除去反響器里面的雜質(zhì)。調(diào)理轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使臭氧通量穩(wěn)定下來(lái)，然后將閥門(mén)轉(zhuǎn)向左側(cè)的反響容器，使穩(wěn)定后的臭氧通入加催化劑的對(duì)苯二甲酸中。

　　(5)每隔5min的時(shí)間取1次樣。

　　(6)用紫外分光光度計(jì)測(cè)出每組實(shí)驗(yàn)的吸光度，進(jìn)而可計(jì)算出處置后的廢水濃度，計(jì)算其去除率。

　　(7)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)肯定處置對(duì)苯二甲酸廢水的最優(yōu)反響條件。

　　3、結(jié)果與討論

　　3.1 催化劑投加量對(duì)催化反響的影響

　　控制反響的初始條件為模仿對(duì)苯二甲酸廢水的pH值為8.0，臭氧通入量為40mg/min，以催化劑的投加量分別為20、30、40和50mg做4組實(shí)驗(yàn)。每1組實(shí)驗(yàn)都是隔5min取樣1次，直到反響實(shí)施到25min。然后應(yīng)用紫外分光光度計(jì)測(cè)出吸光度，調(diào)查對(duì)對(duì)苯二甲酸廢水的催化降解效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

　　由圖1可知，催化劑投加量為40mg時(shí)，對(duì)苯二甲酸去除率最高。

　　3.2 溶液的pH值對(duì)催化反響的影響

　　控制反響的初始條件為鈷錳尖晶石催化劑的投加量為20mg，臭氧通入量為40mg/min，以模仿對(duì)苯二甲酸廢水的pH值為7、8、9和10做4組實(shí)驗(yàn)，每1組實(shí)驗(yàn)都是每隔5min取1次樣，直到反響實(shí)施到25min。然后應(yīng)用紫外分光光度計(jì)測(cè)出吸光度，調(diào)查對(duì)對(duì)苯二甲酸廢水的催化降解效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

　　由圖2可知，當(dāng)模仿廢水pH值為9時(shí)，對(duì)苯二甲酸去除率最高。

　　3.3 不同濃度臭氧通量對(duì)催化反響的影響

　　控制反響的初始條件為鈷錳尖晶石催化劑的投加量為20mg，模仿對(duì)苯二甲酸的pH值為10，以臭氧通量為50、60、70和80mg/min做4組實(shí)驗(yàn)，每1組實(shí)驗(yàn)都是每隔5min取1次樣，直至反響實(shí)施到25min。然后應(yīng)用紫外分光光度計(jì)測(cè)出吸光度，調(diào)查對(duì)對(duì)苯二甲酸廢水的催化降解效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可知，當(dāng)反響體系中臭氧通量為70mg/min時(shí)，對(duì)二苯甲酸的去除率最大。

　　3.4 催化劑循環(huán)運(yùn)用性實(shí)驗(yàn)

　　在依照辦法步驟制備鈷錳尖晶石催化劑并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)之后，經(jīng)過(guò)循環(huán)水式多用真空泵將其實(shí)施抽濾回收。對(duì)回收之后的催化劑實(shí)施反復(fù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，調(diào)查其循環(huán)運(yùn)用性，結(jié)果如圖4所示。

　　由圖4可知，鈷錳尖晶石催化劑的循環(huán)運(yùn)用性好，運(yùn)用次數(shù)對(duì)其催化效果的影響并不大。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　主要研討了鈷錳尖晶石催化劑在催化臭氧化對(duì)苯二甲酸廢水中的應(yīng)用及性能。同時(shí)對(duì)催化劑的最佳反響條件實(shí)施了挑選，優(yōu)化了催化劑的催化性能。同時(shí)對(duì)對(duì)苯二甲酸降解過(guò)程實(shí)施了動(dòng)力學(xué)剖析。

　　(1)催化劑的制備條件為：8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水滴加到10mL0.2mol/L的Mn(NO3)2中，不時(shí)攪拌溶液;將5mL0.2mol/L的Co(NO3)2滴加到混合液中，磁力攪拌2h;在馬弗爐中550℃下煅燒6h，制得鈷錳尖晶石。

　　(2)催化臭氧化實(shí)驗(yàn)。影響實(shí)驗(yàn)催化效能的要素思索了模仿對(duì)苯二酸廢水的pH值、催化劑的投加量及臭氧通量。經(jīng)過(guò)鈷錳尖晶石催化劑的實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)計(jì)算，得到影響實(shí)驗(yàn)催化效能的要素的強(qiáng)弱為鈷錳尖晶石的投加量、模仿對(duì)苯二甲酸的pH值臭氧通量。對(duì)最優(yōu)的條件組合實(shí)施了實(shí)驗(yàn)并得出當(dāng)催化劑的投加量為40mg，模仿對(duì)苯二甲酸廢水的pH值為9，臭氧通量為70mg/min時(shí)，催化劑的催化效能到達(dá)最優(yōu)，對(duì)苯二甲酸廢水的去除率高達(dá)98%以上，而且具有較佳經(jīng)濟(jì)性。催化劑反復(fù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，回收后的催化劑，再次實(shí)施運(yùn)用時(shí)，催化效果仍較顯著，鈷錳尖晶石催化劑的反復(fù)運(yùn)用性良好。