Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Catalytic Ozonation with MnOx-CeOx/ γ-Al2O3 for Wastewater Treatment of Textile Effluent
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH).
2019 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Katalytisk ozonbehandling med MnOx-CeOx/ γ-Al2O3 för rening av textilavfallsvatten (Swedish)
Abstract [en]

In China, the textile industry is important for the economy. However, the industry contributes to emissions of organic material and other pollutants. This affects the environment and the quality of life for people and animals. All over the world, water scarcity is becoming an increasing problem, which is why the UN has water purification as one of the goals for sustainable development. To achieve these goals and the regulations in countries, wastewater is purified in water treatment plants before it is discharged.

One of the methods that can be used to purify water is catalytic ozonation, an oxidation process in which ozone is used as an oxidant to break down organic material. Catalysts, usually metal oxides, are used to increase the selectivity and the reaction rate. However, this is a relatively unexplored area in water purification and several details within the process are unknown, such as optimal conditions for various catalysts and the exact reaction mechanism.

In this work, catalytic ozonation treatment with the metal oxide MnOx-CeOx/γ-Al2O3 has been investigated. Firstly, a literature study was carried out to find earlier research in the field. Then experiments were conducted, varying four different factors and the impact these factors had on the catalytic ozonation was analyzed. The factors examined were contact time, ozone dosage, gas flow and amount of catalyst. All factors had three different levels. COD and UV254 were analyzed to find the conditions that gave the highest reduction of organic matter.

The highest reduction of COD was 67 % which gave a COD concentration of 23 mg/L and UV254 90 %. Since the regulations on COD emissions in China are 30 mg/L, the catalytic ozonation gave a satisfying result. The result showed that the highest yield was achieved at the highest level for contact time (40 min), ozone dosage (0.3 mg/L) and amount of catalyst (100 % filled reactor), but the second highest for the gas flow (0.3 L/min). However, the contact time was calculated to be the only significant factor for reducing COD in water. The other factors did not have a significant effect on the reduction of COD or UV254.

Furthermore, the conditions that were calculated to give the greatest reduction were used to analyse the reduction of impurities in the wastewater with three dimensional fluorescence. Three dimensional fluorescence showed that the wastewater contained organic compounds, mainly aromatic proteins, soluble microbial by-products and humic acids. All of these compounds were reduced during the catalytic ozonation with MnOx-CeOx/ γ-Al2O3.

The residual amount of ozone was analyzed in effluent gas flow was measured with different incoming gas flows. The residual ozone after the ozone treatment was approximately 45 % of the ingoing gas flow.

Abstract [sv]

I Kina är textilindustrin viktig för ekonomin. Dock bidrar industrin till utsläpp av organiskt material och andra föroreningar. Detta påverkar miljön och livskvalitén för människor och djur. Världen över börjar vattenbrist bli ett allt större problem, varför FN har med vattenrening som ett av målen för hållbar utveckling. För att nå dessa mål och de regleringar som gäller renas avloppsvatten i vattenreningsanläggningar innan det släpps ut.

En av de metoder som kan användas för att rena vattnet är katalytisk ozonbehandling, vilket är en oxidationsprocess där ozon används som oxidationsmedel för att bryta ned organiskt material. För att öka selektiviteten och reaktionshastigheten används katalysatorer, vanligen metalloxider. Detta är dock ett relativt outforskat område inom vattenrening och flera detaljer inom processen är okända, såsom optimala betingelser och reaktionsmekanismen.

I detta arbete har därför katalytisk ozonbehandling med metalloxiden MnOx-CeOx/ γ-Al2O3 undersökts. Först utfördes en litteraturstudie för att ta fram tidigare forskning inom området. Därefter utfördes experiment där fyra olika faktorers påverkan på den katalytiska ozonbehandlingen analyserades. De faktorer som undersöktes var uppehållstid, ozondosering, gasflöde och mängd katalysator. Samtliga faktorer hade tre olika nivåer. De faktorer som analyserades var COD och UV254 för att hitta de förhållanden som gav högst reduktion av organiskt material.

Den högsta reduktionen av COD var 67 %, vilket gav en COD-koncentration på 23 mg/L och UV254 reducerades upp till 90 %. Eftersom gränsen på COD-utsläpp i Kina är 30 mg / L gav den katalytiska ozonbehandlingen ett tillfredsställande resultat. Det nivåer som gav bäst utbyte var de högsta för uppehållstiden (40 min), ozondoseringen (0.3 mg/L) och mängden katalysator (100 % fylld reaktor), men den näst högsta för gasflödet (0.3 L/min). Den enda faktorn som hade en signifikant påverkan på reduktionen av organiskt material var dock uppehållstiden. Övriga faktorer hade ingen signifikant påverkan på varken reduktionen av COD eller UV254.

Vidare användes ändå de nivåer som beräknats ge störst reduktion av organiskt material för att analysera reduktionen av föroreningar i avloppsvattnet med tredimensionell fluorescens. Avloppsvattnet innehåller organiskt material som aromatiska proteiner, lösliga mikrobiella biprodukter och humussyror och dessa föroreningar reducerades vid katalytiska ozonbehandlingen med MnOx-CeOx/ γ-Al2O3.

Dessutom analyserades resterande mängd ozon i utgående gasflöde vid olika storlek på ingående gasflöde. Resterande mängd ozon efter ozonbehandlingen var ungefär 45 % av ingående mängd.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Keywords [en]
catalytic ozonation, MnOx-CeOx/ γ-Al2O3, textile effluent, wastewater, AOP
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-266156OAI: oai:DiVA.org:kth-266156DiVA, id: diva2:1382127
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
Available from: 2020-01-02 Created: 2020-01-02 Last updated: 2020-01-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1301 kB)6 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1301 kBChecksum SHA-512
31c9f5c94b9c1ae679e4dc8c793637c6c66a428850f171c4ca7ecdc45de8b4f1d80530d5bade4c6e4dd2cc3eaf15e32380525bc78145a8f33ab633f4d0500f86
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 6 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 42 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf