本文以苏州望亭发电厂粉煤灰为载体,制备出处理最佳的粉煤灰基催化剂,用以催化臭氧氧化深度处理吴江新达印染厂二级出水的研究。粉煤灰是一种固体废弃物,用其处理废水,达到以废治废的目的。 
首先寻找合适的改性方法将粉煤灰改性,而后寻找最佳的活性负载组分,制备出催化效果最佳的催化剂,通过正交试验确定催化剂制备的最佳条件;研究粉煤灰基催化剂的吸附性能,并用XRD和BET等表征手段对催化剂进行表征。考察催化剂的量、pH值、反应时间、O3的投加量等影响因素对深度处理印染废水的影响,确定出最佳处理条件。同时研究催化臭氧氧化的反应动力学,并对其反应机理进行探究。 
通过研究,本文得出以下结论: 
(1) 粉煤灰的最佳改性方法为酸改性;确定 NiO/粉煤灰催化剂为最佳催化剂;并通过正交试验确定制备的最佳条件为:活性组分负载量为1wt%,浸渍时间为15h,煅烧温度为300℃,煅烧时间为2h。通过催化剂的表征,可知NiO已经高度均匀分散地负载到载体表面,其比表面积从9458cm2/g提高到NiO/粉煤灰时的78697 cm2/g。 
(2) 采用正交试验分析得出影响粉煤灰基催化剂催化臭氧氧化反应中的各因素对印染废水COD去除率影响程度从大到小依次为:臭氧输出体积分数> pH值>催化剂投加量>反应时间。通过单因素优化实验确定了工艺的最佳反应条件为:臭氧输出体积分数为40%(即质量浓度为9.22mg/L),pH = 6.5(即为原水的pH 值),催化剂的投加量为 4g/500mL,反应时间为 60min。催化剂的引入能够使COD的去除率能从单独臭氧氧化的41.44%提高到73.87%,色度去除率达到98%。 
(3) 通过尝试法,在不同的臭氧浓度,不同的pH值,不同的催化剂的量,不同反应物初始浓度的条件下催化臭氧氧化反应均符合一级反应动力学模型。 
(4) 单独臭氧体系中的活化能为 22.06KJ/mol,而催化臭氧体系的活化能为12.26KJ/mol,说明催化的引入能有效降低反应的活化能,提高反应速率。 
(5) 通过测定羟基自由基浓度,得出单独臭氧体系的·OH浓度为 0.164mmol/l,催化臭氧体系中·OH浓度为 0.216mmol/l,催化剂的引入能够促进臭氧分解产生更多的羟基自由,提高反应体系中的处理能力。

    关键词：粉煤灰  催化臭氧氧化  印染废水  反应动力学