[發明專利]一種CaO/AC固體催化劑催化臭氧氧化廢水中乙酸的應用

在審

• 申請號: 201710478985.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107032477A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 童少平;楊彬;洪夏萍;項豐云;朱顯躍
• 申請（專利權）人: 杭州誠潔環保有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/78;B01J23/02;C02F101/34
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，尤其涉及一種CaO/AC固體催化劑催化臭氧氧化廢水中乙酸的應用。

背景技術

近年來，工業化快速發展帶來的工業廢水污染問題日趨嚴重。針對如何處理廢水的難題，目前已有生化處理，生物處理等方法。然而工業廢水具有成分復雜、高穩定性、難被生化降解且有毒有害的特點，傳統的水處理方法難于治理。

隨著臭氧氧化技術在水處理過程中不斷的應用，我們逐步認識到臭氧氧化技術具有高效且無二次污染的優點，臭氧處理難降解有機物時，能使多環芳烴、雜環化合物和有機合成高分子化合物中的環狀物部分開環或長鏈分子部分斷裂，使大分子物質變成小分子物質，生成了易于降解的物質(如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類有機小分子)，從而提高了廢水的可生化性。

但臭氧氧化活性有很高的選擇性，也使得臭氧在水處理過程中的應用受到了一定的局限性，其很難徹底去除水中的TOC(總有機碳)和COD(化學需氧量)。近年來，臭氧類高級氧化技術(ozone-based advanced oxidation process，以下記為AOP-O₃)的快速發展，尤其是非均相催化臭氧化作為一種有應用前景的除污技術，越來越被人們所重視。非均相催化臭氧化相比較O₃/UV、O₃/H₂O₂以及均相催化臭氧化等技術而言，其處理工藝不需要高能量的輸入，對水質特性依賴性較低，反應條件溫和，氧化降解有機物的效率更高。

乙酸是臭氧氧化降解有機物的主要產物，乙酸的氧化反應活性極低，其與臭氧幾乎無反應活性[k＜3×10^-5L/(mol·s)]，多數AOP-O₃對其無法有效去除，是大多數化學氧化法的最終產物，其氧化去除情況直接影響水體的礦化程度。乙酸雖然是一種可生化降解的物質，但事實上，高濃度的乙酸對活性污泥有一定的毒害作用，在實際的好氧過程中是無法處理的。因此，研究催化臭氧化降解水中乙酸具有極其重要的意義，其對化學氧化+生物氧化處理工藝的推廣應用具有重要的意義。

金屬及其氧化物作為催化臭氧化分解的催化劑也是目前研究的熱點，其催化效率因為催化劑本身的性能不同而有很大的差別。已公開的文獻中，關于非均相催化臭氧化中催化劑的研究大多以路易斯酸性位催化劑催化臭氧氧化為主，如過渡金屬氧化物CuO、MnO₂、TiO₂、Fe₂O₃等，對以路易斯堿性位催化劑CaO催化臭氧化還未有報道。

發明內容

本發明提供一種CaO/AC固體催化劑催化臭氧氧化廢水中乙酸的應用，該CaO/AC固體催化劑能高效催化臭氧氧化廢水中的乙酸。

一種CaO/AC固體催化劑催化臭氧氧化廢水中乙酸的應用，包括：將CaO/AC固體催化劑投加到含有乙酸的廢水中，通入臭氧進行催化氧化；

所述的CaO/AC固體催化劑以AC為載體，以CaO為活性組分。

上述AC為活性炭(Activated Carbon)的簡稱。

AC是由微小結晶和非結晶部分混合組成的碳素物質，活性炭表面含有大量的酸性或堿性基團，這些酸性或堿性基團的存在，特別是羥基、酚羥基的存在，使活性炭不僅具有吸附能力，而且還具有催化能力；CaO是路易斯堿性位催化劑，其表面存在大量的路易斯堿中心。本發明中的CaO/AC固體催化劑以AC為載體，以CaO為活性組分，臭氧的末端氧原子與CaO/AC固體催化劑表面的羥基及路易斯堿中心成鍵，生成的活性氧可有效氧化降解廢水中的乙酸。

催化氧化結束后，過濾回收CaO/AC固體催化劑并循環利用。

作為優選，所述的CaO/AC固體催化劑的制備方法為：將AC加入到可溶性鈣鹽溶液中，振蕩浸漬，將浸漬物下真空干燥后，在氮氣氛圍下550℃～600℃煅燒，即得。

上述方法制備的CaO/AC固體催化劑，其比表面積和總孔體積均遠遠大于載體AC本身的比表面積和總孔體積，使CaO/AC固體催化劑對臭氧的催化活性遠遠大于單獨的AC或CaO。本發明的CaO/AC固體催化劑中，載體AC和活性組分CaO之間協同催化臭氧氧化乙酸，大大提高臭氧對乙酸的降解效率。

作為優選，所述的可溶性鈣鹽溶液為硝酸鈣溶液，所述硝酸鈣溶液中硝酸鈣的質量分數為15～20％。