[發明專利]臭氧氧化分解水中有機污染物的催化劑及其催化臭氧處理污水的方法

無效

• 申請號: 201110046323.0
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102151567A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 馬軍;任月明;馮靜;董清;溫青;張亞菲;楊靜
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J23/889;B01J23/75;B01J23/80;B01J23/78;B01J23/745;B01J23/86;B01J23/835;A62D3/38;C02F1/78
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及分解水中有機污染物的催化劑及其處理污水的方法。

背景技術

隨著全球經濟的迅速發展，水資源緊張的問題日益突出，許多河流、水庫、近岸海域、地下水等都受到了不同程度的污染，降低了飲用水水源的功能和作用。嚴重的水體有機污染物特別是環境雌激素等難降解污染物已經被證明對人體健康和生態環境存在嚴重的危害。這些難降解的有機污染物，在水體中分布極廣，隨著人們生活水平及對飲用水水質標準的提高，傳統的給水處理技術對飲用水的深度處理方法如吸附法、膜法、臭氧活性碳法，已不能有效滿足去除水中有機污染物要求。

臭氧作為一種強氧化劑，在標準狀態下的氧化還原電位為+2.07V，可以降解含有雙鍵等結構的易氧化有機物，并且可以除藻、脫色、除嗅味、強化助凝、提高難降解有機物和天然大分子有機物可生化性等，用于水處理研究已經有一個世紀的歷史。臭氧雖然具有很強的氧化和殺菌能力，且不容易產生二次污染，但也有明顯的缺點：臭氧的氧化能力具有選擇性，臭氧化過程中很難去除水中的TOC和COD，難以去除水中持久性難降解的污染物等問題。為了增強臭氧氧化工藝的效率，常采用加入催化劑的方法來促進臭氧分解為羥基自由基，加快對有機物的氧化和礦化。

催化臭氧化技術是一種新型的常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨氧化或降解的有機物氧化的方法。催化臭氧化技術利用反應過程中產生的大量強氧化性羥基自由基來分解水中有機物，從而達到水質凈化的目的。現有的固體臭氧化分解催化劑主要有單質金屬(Mn，Zn，Fe，Cu，Ni等)，金屬氧化物或金屬氧化物與其它物質的復合物(MnO₂，FeOOH，ZnOOH，TiO₂，Al₂O₃，ZnO，Al₂O₃/TiO₂，C/TiO₂等)以及活性炭(中孔活性炭，碳納米管，各種形貌的碳吸附劑)等。單質金屬固體催化劑易被臭氧氧化分解，金屬氧化物或金屬氧化物與其它物質的復合物強度低、易破碎，導致催化劑使用周期短，而且水體中目標污染物與金屬氧化物催化劑表面強烈的吸附作用導致催化活性顯著降低，除污效率僅為70％～80％；以活性碳為催化劑的催化臭氧化技術，雖然能提高催化效果，但需要增加后處理設施以去除活性炭破碎后產生的細小顆粒，另外活性炭中含有的硫及其它無機雜質在臭氧化過程中可能溶出，影響出水水質；另外金屬氧化物和活性炭催化劑在臭氧化工藝結束后很難回收。

發明內容

本發明是要解決現有的固體臭氧化分解水中有機污染的催化劑易被臭氧氧化分解、強度低、易破碎、有雜質溶出、催化效率低回收難的技術問題，而提供臭氧氧化分解水中有機污染物的催化劑及其催化臭氧處理污水的方法。

本發明的臭氧氧化分解水中有機污染物的催化劑為尖晶石鐵氧體NiFe₂O₄，MnFe₂O₄，CoFe₂O₄，ZnFe₂O₄，MgFe₂O₄，CuFe₂O₄，CrFe₂O₄，PbFe₂O₄，SrFe₂O₄，BaFe₂O₄和CaFe₂O₄中的一種或其中兩種的組合。

本發明的臭氧氧化分解水中有機污染物的催化劑還可以是尖晶石鐵氧體M_1-xN_xFe₂O₄，其中0＜x＜1，M和N是金屬元素Ni、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba和Ca中的任一元素，且M和N是不同的元素。