[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810064428.7
• 申請(qǐng)日: 2008-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101269892A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)小紅;馬軍;李修華;皇甫小留
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F9/04
• 分類(lèi)號(hào): C02F9/04;C02F1/78;C02F1/70
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

飲用水中的難降解有機(jī)物具有含量低、難降解、易于通過(guò)食物鏈生物富集而放大其危害的特點(diǎn)，因此水中難降解有機(jī)物污染問(wèn)題和有效治理問(wèn)題，已成為我國(guó)水環(huán)境工作面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。去除水中有機(jī)物常用臭氧作為氧化劑，但有機(jī)物分解生成的中間產(chǎn)物會(huì)阻止臭氧的進(jìn)一步氧化，使臭氧利用率降低，且對(duì)水質(zhì)有副作用，后續(xù)處理復(fù)雜。近年來(lái)發(fā)展出一系列高級(jí)氧化工藝，如O₃/H₂O₂、UV/O₃、UV/H₂O₂、UV/H₂O₂/O₃、O₃/金屬氧化物或光催化氧化，存在紫外線在水中的穿透能力弱，紫外燈的壽命短、需經(jīng)常性維護(hù)，另外其促進(jìn)臭氧分解的效率不高，對(duì)有機(jī)污染物氧化不徹底，過(guò)氧化氫則存在剩余問(wèn)題，消耗水中余氯，使消毒過(guò)程中需氯量升高，致使處理成本較高。目前采用的金屬催化臭氧氧化技術(shù)，在均相催化氧化中，催化劑混溶于水，催化劑易流失且不易回收，容易產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，增加處理成本，難以在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用；在非均相催化氧化中，固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法中臭氧利用率低、對(duì)有機(jī)污染物氧化不夠徹底、成本較高及采用金屬催化臭氧氧化技術(shù)存在催化劑易流失、難以在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用、固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢的問(wèn)題，而提供一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法。

一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為0.5～2.0mgO₃/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；二、臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；其中零價(jià)鐵與填充材料按體積比1～3∶1混合；零價(jià)鐵為純鐵粉、納米鐵粉或廢鐵屑；填充材料為活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化鋁、陶粒、分子篩中的一種或幾種的混合。

本發(fā)明以零價(jià)鐵為活性組分催化臭氧氧化水中難降解有機(jī)污染物，零價(jià)鐵可以不斷地產(chǎn)生催化所需要的Fe²⁺，同時(shí)零價(jià)鐵表面被氧化產(chǎn)生的Fe_xO_y(y/x＝1.5～1)也有催化作用，F(xiàn)e²⁺和Fe_xO_y都可以催化臭氧分解生成羥基自由基；Fe²⁺被臭氧氧化生成Fe³⁺后可以被零價(jià)鐵迅速還原為Fe²⁺，以補(bǔ)充催化氧化所需的Fe²⁺，此外Fe_xO_y對(duì)污染物也有吸附作用，可以通過(guò)表面富集有機(jī)物和臭氧來(lái)提高氧化速度，解決了固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢的問(wèn)題，具備催化活性高、成本低、催化劑容易與水分離的均相催化氧化和非均相催化氧化的優(yōu)點(diǎn)，從而可以大大提高臭氧的利用率，且能夠在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為0.5～2.0mgO₃/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；二、臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；其中零價(jià)鐵與填充材料按體積比1～3∶1混合；零價(jià)鐵為純鐵粉、納米鐵粉或廢鐵屑；填充材料為活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化鋁、陶粒、分子篩中的一種或幾種的混合。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中控制水中臭氧初始濃度為1mgO₃/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為10min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中所用零價(jià)鐵為廢鐵屑時(shí)，廢鐵屑粒徑為50nm～5mm；廢鐵屑在使用前用球磨機(jī)磨碎，然后用孔徑為5mm的篩子進(jìn)行篩分，篩分后用0.5mol/L的鹽酸進(jìn)行清洗，再用0.5mol/L的氫氧化鈉進(jìn)行活化。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。