[發明專利]一種降解有機廢水的微波催化劑及其催化氧化降解方法

有效

• 申請號: 201210570386.0
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103084216A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 周繼承;蔣尊芳;諶敏飛;殷誠;高令飛
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01J35/10
• 分類號: B01J35/10;B01J21/18;B01J23/745;C02F1/72;C02F1/74
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 孟銳

技術領域

本發明屬于催化氧化降解有機廢水領域，特別涉及一種在微波場下降解有機廢水的方法。

背景技術

很多工業過程中都能產生有機廢水，其主要來源是造紙、染料、制藥、有機合成、石油煉制、農藥生產等工業廢水。有機廢水成分復雜，難降解，可生化性差，色度高，脫色困難等特點。這類廢水進入環境中，對生態系統造成嚴重的危害。因此探究能使有機廢水有效降解的新方法來治理環境污染是迫切需要的。

目前用于降解有機廢水的方法主要有物理吸附法，生物脫色法，超聲降解，光催化降解，濕式空氣氧化法，微波輔助光催化降解法。生物法，處理時間長，不能完全降解廢水中的污染物，吸附法不能降解污染物，只是將它們的狀態進行轉移，光催化法降解只適合低濃度有機廢水的處理，且處理時間長。濕式空氣氧化法是在高溫、高壓下，以空氣為氧化劑，能耗大，對設備要求高。超聲降解處理時間長，降解效率低。微波輔助光催化降解法，實質上用微波輔助方式強化光催化效果，還是沒有完全脫離光催化，降解時間可減少，但不能處理高濃度有機廢水。

針對上述難點，我國近年來提出了下述的改進方法，采用微波技術。

微波技術是一種新型的廢水處理技術，近年來受到越來越廣泛的關注。有很多文獻報道運用微波技術處理廢水，如華中科技大學環境科學研究所利用微波輔助光催化氧化法，處理有機廢水活性艷紅X-3B，400mg/LX-3B在反應150min時的脫色率由UV/TiO2體系的7.07％、MW體系的13.52％提高到了MW/UV/TiO2體系的56.35％，雖然相對于光催化處理效果有所增加，但是依然存在處理時間長，處理效率低的問題。重慶大學利用微波與無機氧化劑氧化法，處理甲基橙廢水，但是此種方法對氧化劑的依賴性很強，且氧化劑的利用率低，導致處理成本大。還有一些研究者在運用微波技術時，加入了如雙氧水、二氧化氯等氧化劑，這些方法還是沒有脫離傳統的氧化技術。

綜上所述，微波技術的強大功效還沒有完全開發，難以實現高效、經濟地處理有機廢水的理念。

發明內容

為了克服現有技術中存在的處理效率低、時間長、氧化劑利用率低以及處理成本高等缺陷，提出一種新的降解有機廢水的微波催化劑以及降解方法，采用本發明的催化劑以及降解有機廢水的方法，能夠完全降解有機廢水，處理時間短，處理效率高，設備運行簡單，無二次污染。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種降解有機廢水的微波催化催化劑，其中該催化劑具有多孔結構且能夠吸收微波，所述的吸收微波是指該催化劑在有水分子存在的情況下，通入氧氣或空氣，在微波照射下產生大量的羥基自由基（·OH）。

上述的降解有機廢水的微波催化劑，其中該催化劑包含如下組分：

（1）吸收微波組分，包括金屬、金屬氧化物、鐵酸鹽尖晶石以及活性炭中的至少一種；以及

（2）多孔結構的載體。

上述的降解有機廢水的微波催化劑，其中所述的金屬為鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鉬、鉍、鎢中的一種或多種，所述的金屬氧化物為金屬鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鉬、鉍、鎢的氧化物中的一種或多種。

上述的降解有機廢水的微波催化劑，其中所述的多孔結構的載體為活性炭、鐵酸鹽尖晶石中的一種或兩種。

上述的降解有機廢水的微波催化劑，其中所述的鐵酸鹽尖晶石為MgFe₂O₄或MgFe₂O₄-Fe₂O₃中的一種或兩種。

一種采用上述降解有機廢水的微波催化劑降解有機廢水的方法，包含如下步驟：

（1）采用微波催化劑：該催化劑具有多孔結構且能夠吸收微波，所述的吸收微波是指該催化劑在有水分子存在的情況下，通入氧氣或空氣，在微波照射下產生大量的羥基自由基（·OH）；

（2）微波催化劑與廢水混合：采用微波催化劑均勻的懸浮在廢水中、廢水均勻流經微波催化劑懸浮床層或填裝有微波催化劑的固定床組成的微波催化劑反應床層兩種方式中的一種實現微波催化劑與廢水混合，形成固液混合液；

（3）微波降解：采用微波對固液混合液進行輻照2-30分鐘，使固液混合液發生氧化反應。

上述的微波催化氧化降解有機廢水的方法，其中所述的步驟（2）中有機廢水濃度為10-1000mg/L。

上述的微波催化氧化降解有機廢水的方法，其中所述的步驟（2）中有機廢水為甲基橙廢水、結晶紫廢水以及含酚廢水中的一種或幾種。