臭氧催化氧化处理化学镀镍废水实验方法

        采用臭氧催化氧化工艺处理化学镀镍废水，以 Fe2O3-TiO2-MnO2/A12O3 作为臭氧催化剂，考察了不同反应条件下臭氧催化氧化对化学镀镍废水的影响。结果表明，在初始 pH 为 9，臭氧投加量为 300 mg·L−1，反应时间为 60 min 的很佳反应条件下，水中 COD 可从 532 mg·L−1 下降至 285 mg·L−1，去除率达到 46.4%。臭氧催化氧化对化学镍具有较好的破络效果，在初始 pH 为 9，臭氧投加量为 200 mg·L−1，反应为 60 min 后进行混凝过滤，水中镍的去除率可达到 86.7%。紫外全波段扫描分析发现，经臭氧催化氧化后，各波段的吸收峰均有大幅度下降，位于 254 nm 和 320 nm 处的吸收峰基本消失，说明水中的苯环类物质和共轭结构被破坏。经臭氧催化氧化后，废水的生物毒性大幅降低，废水的可生化性提高，出水 B/C 由原来的 0.12 提高到 0.36，为后续进一步生化处理提供了条件。
1 实验水样

实验所用废水为江苏常州某电镀厂化学镍生产车间一级漂洗水，该车间电镀液有硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸钠、乙酸、氯化铵等物质组成。废水中有机物主要来源于镀液中添加的稳定剂、络合剂和光亮剂，主要物质包含烯炳基磺酸钠、聚乙二醇、柠檬酸、十二烷基磺酸钠、硫脲衍生物和未知名称的含氮杂环类物质等，水中镍离子与络合剂结合形成复杂的络合离子。实验用废水COD 为 532 mg·L−1、总镍为 78.2 mg·L−1、TP 为 64.2 mg·L−1、正磷酸根为 1.2 mg·L−1、pH 为 5.0，废水呈绿色。

2 催化剂的制备

为去除陶粒表面油脂，将粒径为 3~5 mm 的陶粒用质量分数为 8% 的 NaOH 溶液浸泡，之后再用质量分数为 13% 的稀硝酸溶液浸渍 1~2 h，很后用去离子水洗净至出水中性后烘干，备用。以钛酸四丁酯为前驱体，将其与无水乙醇和抑制剂冰醋酸混合，再加入适量水，得溶液溶胶 A。将一定量的硝酸锰、硝酸铁加入到无水乙醇中，配成溶液 B，用酸调节 pH 至 3.0。边搅拌边将溶液B 滴加到溶液溶胶 A 中，室温下搅拌，使钛酸四丁酯充分水解，得到溶液溶胶 C。将预处理后的陶粒浸渍在制备好的溶液溶胶 C 中 12 h，然后将溶液蒸发、干燥后，置于马弗炉中，在 500 ℃ 条件下，焙烧 4 h，即得负载型 Fe2O3-TiO2-MnO2/Al2O3 催化剂[14]。

3 实验装置和方法

1) 臭氧催化氧化实验。实验工艺流程如图 1 所示。实验在室温 (25±2) ℃ 下进行。臭氧反应器高度为 2 500 mm，直径为 200 mm，为有机玻璃材质，其中臭氧催化剂的填充率为 50%，催化剂在填充前用废水浸泡直至吸附饱和。臭氧催化氧化采用静态实验的方式，底部采用刚玉微孔曝气盘，孔径 为 50 μm，臭氧发生器 以99.9% 的纯氧为气源，进气气体流速通过阀门调节，尾气采用 KI 溶液吸收。通过内循环泵将反应器内废水形成回流，从而使废水均匀地与催化剂接触，内循环泵流速控制为 5 L·min−1。通过调节臭氧进气浓度控制臭氧投加量，取不同反应时间的水样分析污染物的去除率。

臭氧催化氧化实验装置图

2) 化学沉淀实验。取适量臭氧催化氧化出水于烧杯中，用 Ca(OH)2 调节 pH 至 10，向烧杯中分别加入聚合氯化铝 (PAC) 和聚丙烯酰胺 (PAM)，PAC 加药量为 300 mg·L−1，PAM 加药量为 5 mg·L−1。

将烧杯置于磁力搅拌器中，快速磁力搅拌 15 min 后，再慢速搅拌 40 min，静置沉淀后，取上清液，通过定性滤纸过滤得到水样。考察不同臭氧投加量、不同初始 pH 条件下水样中镍浓度的变化。

4 分析方法

COD、BOD、TP 和正磷酸根等指标的测定采用标准方法[15]；pH 采用酸度计 (pHB-2，上海雷磁仪器厂) 测定；UV254 和全波段扫描采用紫外分光光度计 (DR6000，HACH) 测定；镍浓度采用火焰原子吸收分光光度法测定 (GB/T 5750.6-2006)，所用仪器型号为 (TAS-990MFG，北京普析通用仪器厂)。活性污泥比耗氧速率 (SOUR) 的检测见文献中的方法[16]。

臭氧催化氧化实验装置图