研究报告
郭紫荆,贾辉,石晓雪,郭佳然,程志杨,孟霞,王捷.高炉粉尘基臭氧催化微电解填料对垃圾渗滤液的处理：与不同填料对比研究[J].环境科学学报,2022,42(7):389-397
高炉粉尘基臭氧催化微电解填料对垃圾渗滤液的处理：与不同填料对比研究
- Treatment of landfill leachate with blast furnace dust-based ozone-catalyzed micro-electrolysis filler： A comparative study with different fillers
- 基金项目：生物基材料与绿色造纸国家重点实验室开放基金（No.KF201919）；天津市研究生科研创新项目（No.2020YJSS041）
- 作者
- 单位
- 郭紫荆
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387;齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，济南 250353
- 贾辉
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387;齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，济南 250353
- 石晓雪
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387
- 郭佳然
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387
- 程志杨
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387
- 孟霞
- 齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，济南 250353
- 王捷
- 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387;天津工业大学环境科学与工程学院，天津 300387
- 摘要：制备了高炉粉尘基微电解（BFD-IE）填料，在臭氧催化的条件下降解垃圾渗滤液，并与商业臭氧催化填料和TEMPO-Cu分子筛填料的 处理效果进行对比.采用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）等技术对BFD-IE填料和另外两种不同填料进行表征，并对比了三者对垃圾渗滤液中COD和NH4+-N的去除效果.结果表明，在相同的臭氧浓度（20 mg?L-1）和反应时间下，BFD-IE填料对COD的去除效果（61.3%）要优于商业臭氧催化填料（50.9%）和TEMPO-Cu分子筛填料（39.1%）；但对NH4+-N的去除效果存在差异，TEMPO-Cu分子筛填料在 20 mg?L-1臭氧浓度下反应10 min即可实现74.9%的去除率，高于BFD-IE填料（32.7%）.此外，经臭氧催化BFD-IE填料处理后的垃圾渗滤液， 可生化性显著提升（从0.07提升至0.63），明显优于其他两种填料（0.29和0.39）.最后，借助电化学技术和ESR技术，证明了臭氧催化高炉粉尘基填料体系中存在微电解作用.同时，借助电子转移和臭氧催化的作用可以利用垃圾渗滤液高氯离子浓度的特点，实现氨氮的同步去除.BFD-IE填料与臭氧催化之间存在良好的协同作用，并且制作成本低，为高炉粉尘的资源回收再利用及无害化处理提供了有效的途径.
- Abstract：In this paper， blast furnace dust-based micro-electrolysis （BFD-IE） fillers were prepared to degrade landfill leachate under ozone-catalyzed conditions and compared with the treatment effects of commercial ozone-catalyzed fillers and TEMPO-Cu molecular sieve fillers. Scanning electron microscope （SEM）， energy dispersive spectrometer （EDS） and X-ray diffraction （XRD） techniques were used to characterize the BFD-IE fillers and two different fillers. Comparison of the three effects on the removal of COD and NH4+-N in the landfill leachate， the results show that under the same ozone concentration （20 mg?L-1） and reaction time， the removal effect of BFD-IEfiller on COD （61.3%） is better than commercial ozone catalytic filler （50.9%） and TEMPO-Cu molecular sieve filler （39.1%）. But the removal effect of NH4+-N is different. The TEMPO-Cu molecular sieve filler can achieve a removal rate of 74.9% at a concentration of 20 mg?L-1 ozone for 10 minutes， which is higher than the BFD-IE filler （32.7%）. In addition， landfill leachate treated with ozone-catalyzed BFD-IE fillers showed a significant increase in biochemical properties （from 0.07 to 0.63）， which was obviously better than the other two fillers （0.29 and 0.39）. Finally， with the help of electrochemical technology and ESR technology， the presence of micro-electrolysis in the system was demonstrated. At the same time， with the help of electron transfer and ozone catalysis， the high chloride ion concentration of the landfill leachate can be used to achieve the removal of NH4+-N. There is a good synergy between the BFD-IE filler and ozone catalysis， and the low production cost provides an effective way for the resource recycling and harmless treatment of blast furnace dust.
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