O3輸出量的影響

O3的輸出量對處理效果有重要影響。控制發(fā)生器使O3輸出量分別為1.96、2.29、2.61、2.94 mg/min，催化劑的投加質(zhì)量為3.6 g，不調(diào)節(jié)廢水pH，總反應(yīng)時間為50 min，每隔10 min 取1 次樣，分別測定其COD，計算COD 的去除率，結(jié)果見圖2。由圖2 可知，當O3的輸出量為2.61 mg/min 時，COD 的去除率已達到72.26%， 與45%時的73.32%已較為接近，且水質(zhì)已達到了環(huán)保排放和回用的要求；隨著O3輸出量的增加，COD 去除率的升高趨勢變緩，這說明O3的傳質(zhì)速率下降，開始影響催化氧化反應(yīng)速率，成為反應(yīng)的控制步驟?；诔杀竞吞幚硇Ч碾p重考慮， 故本實驗O3輸出量在40%為最佳。圖2 O3輸出量對COD 去除率的影響

2.2 催化劑用量的影響

催化劑用量對催化臭氧氧化反應(yīng)影響較大?？刂芆3的輸出量為2.61 mg/min， 不調(diào)節(jié)廢水pH，反應(yīng)時間為50 min， 催化劑的投加質(zhì)量分別取1.2、2.5、3.6、4.9、6.1 g 進行實驗，分別測定其COD，并計算COD 的去除率，結(jié)果見圖3。圖3 催化劑用量對COD 去除率的影響

由圖3 可知，開始隨著催化劑用量的增加，COD的去除率逐漸增大， 并在4.9 g 時達到最大， 為74.87%， 繼續(xù)增加催化劑的用量時，COD 的去除率反而減小。當催化劑用量較少時，催化反應(yīng)的活性點較少，吸附臭氧和反應(yīng)物的量也少，致使處理效果不明顯；隨著催化劑用量的增加，催化反應(yīng)的活性點增多， 吸附臭氧和反應(yīng)物的量也相應(yīng)增多，COD 的去除率逐漸增大，處理效果明顯；但隨著催化劑用量的繼續(xù)增大，催化劑顆粒越來越多，臭氧在廢水中的小氣泡間凝聚匯集，導致傳質(zhì)速率下降，影響了臭氧和反應(yīng)物的反應(yīng)速率，致使COD 的去除率減小，處理效果下降。因此本實驗催化劑的合適投加質(zhì)量為4.9 g。廢水pH 的影響廢水pH 不同時，O3的氧化反應(yīng)機理也不同，對處理效果會產(chǎn)生影響?？刂芆3的輸出量為2.61 mg/min，催化劑的投加質(zhì)量為4.9 g， 廢水初始pH 分別取3.0、6.4、9.0、12.0，總反應(yīng)時間為50 min，每隔10 min取1 次樣， 分別測定其COD， 并計算COD 的去除率，結(jié)果見圖4。圖4 廢水pH 對COD 去除率的影響由圖4 可知，隨著廢水pH 的增加，COD 的去除率總體呈上升趨勢， 且MnO2基催化劑催化臭氧氧化反應(yīng)在堿性條件下的催化效果較酸性條件明顯。這是因為臭氧氧化通常包括直接反應(yīng)和間接反應(yīng)，pH>6.0 時，臭氧氧化以間接反應(yīng)為主，臭氧分解產(chǎn)生了氧化性更強的·OH，從而加快了氧化反應(yīng)速率，提高了處理效果。同時從圖上可以看出，pH 在6.4、

9.0、12.0 時， 同樣條件下的COD 去除率較為接近，綜合考慮處理效果、出水鹽度和運行成本，本實驗無需對廢水的pH 進行調(diào)節(jié)，即廢水pH=6.4 最佳。

2.4 反應(yīng)時間的影響

反應(yīng)時間既影響處理效果， 也影響實際運行成本的高低。控制O3的輸出量為2.61 mg/min，廢水初始pH=6.4，催化劑的投加質(zhì)量為4.9 g，分別在反應(yīng)時間為10、20、30、40、50、60、70、80、90 min 時取樣，測定其COD，并計算COD 的去除率，結(jié)果見圖5。由圖5 可知， 在反應(yīng)的前20 min，COD 的去除率增加最快，反應(yīng)20~50 min 后，COD 去除率增加趨勢稍有下降；當反應(yīng)時間超過50 min 后，曲線趨于平緩，COD 的去除率基本不變； 且反應(yīng)50 min 時，COD 的去除率已達到74.87%， 即處理后廢水的COD 為22.82 mg/L， 已達到了印染廢水環(huán)保排放和回用的要求?？紤]到運行成本，本實驗確定合適的反應(yīng)時間為50 min。圖5 反應(yīng)時間對COD 去除率的影響

2.5 對比實驗

通過實驗比較了單獨催化劑、單獨臭氧、催化劑+臭氧對印染廢水COD 的去除效果。實驗中，控制O3的輸出量為2.61 mg/min，廢水初始pH=6.4，催化劑的投加質(zhì)量為4.9 g，反應(yīng)時間為50 min，分別測定其COD，并計算COD 的去除率，結(jié)果表明單獨催化劑、單獨臭氧、催化劑+臭氧條件下，COD 的去除率分別為16.31%、40.17%、74.87%，證明催化劑對臭氧氧化體系有顯著的催化效果， 表明自制MnO2基催化劑在催化臭氧氧化處理印染廢水中有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

3 結(jié)論

（1） 以γ -Al2O3為載體， 以催化活性較高的MnO2為活性成分， 采用摻加法制備MnO2基催化劑，該催化劑強度高，耐磨性好，催化性能好。

（2）通過單因素實驗確定了自制MnO2基催化劑催化臭氧氧化印染廢水的最佳反應(yīng)條件為：O3的輸出量為2.61 mg/min， 催化劑的投加質(zhì)量為4.9 g，廢水pH=6.4，反應(yīng)時間為50 min。

（3）對比實驗表明，當自制的MnO2

基催化劑用于臭氧氧化處理印染廢水時， 催化臭氧氧化體系對COD 的去除率超過了單獨臭氧氧化體系和單獨催化劑體系， 這進一步證明了自制MnO2基催化劑對臭氧具有良好的催化性能。