第 32 卷

HCA-100 标准 COD 消解器，姜堰市光大仪器

厂；PHS-10A 型离子数字式酸度计，上海高鸽工贸有
限公司；湿式氧化反应装置见图 1 所示，实验温度误
差±0.5℃。

1.2

实验原料

原料为滨州地区某造纸厂制浆废水，黑褐色，

COD 3250mg/L，

pH 值 9.6，色度 400 度（稀释倍数法

测定），

SS 600mg/L（重量法测定）。

1.3

催化剂的制备

首先，γ-Al

2

O

3

反复用去离子水洗涤，烘干后在

300℃下活化。Cu（NO

3

）

2

与氨水配制成铜氨络合溶液

后，然后将活化后的 γ-Al

2

O

3

浸渍于其中，室温下磁

力搅拌，最后将溶液中的水分蒸去，产物装入坩埚移
入马弗炉内于 450℃下焙烧 4h。
1.4

实验方法

将催化剂装填在置于恒温箱内的不锈钢反应器

（9）床层中间段（上段和下段填充瓷环）内。打开阀门
（6）向（9）内充入一定压力的 O

2

后，升温至设定的反应

温度，

开启柱塞泵（3）向（9）内输送污水槽（1）中 500mL

的废水（过滤除去水中不溶物），反应时间定为 3h，打
开阀门（17）从冷凝器（16）出口处取样并测定废水COD
值。反应器内的不凝性气体通过阀门（14）放空。

2

结果与讨论

2.1

WAO 与 CWAO 的比较

制备了质量分数为 1%（以下皆同） 的载 Cu 催化

剂，从图 2 中可以看出，在 110min 以后，CWAO 对造
纸废水 COD 去除率才高于 WAO，表明短时间内反应
温度高，氧气分压大，无催化剂的湿式氧化也具有较

好的降解效果，但随时间的延长，达到更高的废水

COD 去除率，则 CWAO 所需时间比 WAO 少。当

WAO 变为 CWAO 后，

更多的氧气可以嵌入载体上的

CuO 晶格中，

同时 Cu 的活性位又可以吸附氧，从而能

截留住更多的氧气。
2.2

Cu 负载量的影响

以 CuO 为活性组分，选取 Cu 浸渍液的分数分别

为 2%、4%、6%和 8%，采用浸渍法制备不同负载量的
Cu 基催化剂，并在上述相同的反应条件下考察对废
水 COD 去除率的影响，结果如图 3 所示。

由图 3 可以看出，当活性组分 Cu 的负载量大于

4%时，

其催化降解废水的性能并未随活性组分质量分

数的增加而增大，废水 COD 去除率却出现明显下降。
原因可能是随着负载量的增加，活性组分在焙烧温度
下容易团聚，晶体颗粒变大，堵塞 γ-Al

2

O

3

的孔道，造

成活性组分的比表面积变小，同时抑制了水中有机物
自由进出孔道。但如果负载量过小，活性组分尚不能
全部覆盖载体表面和孔道，即未能达到最大阚值的单
层分散，活性组分就不能拥有最大的比表面积。因此，
从有效利用载体比表面积和经济性考虑，选择 Cu 浸
渍液的质量分数为 4%。
2.3

催化剂用量的影响

废水体积量增大，催化剂用量就要相应增加。但

从处理固定体积容量的废水角度来说，过多使用催化
剂则会造成资源浪费，增加处理成本，因此需考察催
化剂用量对废水 COD 去除率的影响。

由图 4 可见，当催化剂用量由 1g 增加到 3g 时，

COD 去除率增加了 15%，随后 COD 去除率增加缓
慢，依次增加了 1%，0.7%和 2%。因此，综合考虑催化
剂的处理效率及运行费用，选择适宜的催化剂用量
为 3g。

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