[發明專利]AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法

在審

• 申請號: 201810095935.0
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108147523A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 馬軍;劉坪鑫;任月明;宋浩然;閆林霞;張忠祥;楊濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/66;C02F1/52;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法，本發明涉及污水處理領域。本發明主要解決現有的臭氧氧化分解水中有機污染的反應系統復雜、反應條件苛刻、催化劑易被氧化分解、有雜質溶出以及成本高的技術問題。方法：一、制備混凝劑水溶液；二、調節pH值；三、向臭氧反應器中加入混凝劑水溶液和臭氧，并進行磁力攪拌。本發明采用AF型納米催化劑或其復合物作為臭氧氧化的催化劑，將傳統的Al基混凝劑作為催化臭氧氧化的催化劑，同時拓展了Al基混凝劑和臭氧/固體催化劑催化方法中催化劑的應用范圍，提高了催化臭氧過程中對水中有機污染物的去除效果。本發明AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法用于污水處理領域。

技術領域

本發明涉及污水處理領域。

背景技術

臭氧的催化氧化技術是以·OH為主要活性物質降解污染物的一種高級氧化技術，該技術被廣泛用于處理難生物降解有機廢水或應用于深度處理工藝。該技術具有氧化能力強、反應速率快、操作簡單等特點。但臭氧作為氧化劑具有選擇性，臭氧只與部分含有不飽和鍵的有機化合物(如酚，胺和烯烴)反應迅速。因此可以通過催化技術，增強非選擇性羥基自由基(·OH)的產生來提高去除性能。

常見的臭氧催化氧化技術主要分為兩類，即均相催化技術和非均相催化技術。均相催化技術一般通過紫外線(UV)、H₂O₂、金屬離子等外加手段在水相中催化臭氧形成羥基自由基，但需額外增肌工藝設備、運行復雜，且條件苛刻。非均相催化技術無需額外增加設備，而是通過向水相中投加固體催化劑，催化臭氧產生羥基自由基氧。常見的催化劑有活性炭、二氧化鈦、金屬氧化物等，以及這些催化劑的改性產品。但該類催化劑都存在制備過程復雜，成本高等不足。

基于鋁(Al)的混凝劑被廣泛應用于混凝沉淀工藝中。同時這類混凝劑的水解產物的表面具有大量的羥基基團，具有一定的催化臭氧的性能，可作為一種非均相催化劑用于催化臭氧工藝。同時，這類催化劑具有低廉成本和安全可靠的特性，因此將這類Al基混凝劑應用于催化臭氧工藝具有廣闊的前景。

發明內容

本發明要解決現有的臭氧氧化分解水中有機污染的反應系統復雜、反應條件苛刻、催化劑易被氧化分解、有雜質溶出以及成本高的技術問題，而提供AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法。

AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法，具體按以下步驟進行：

一、將混凝劑放入去離子水中，配制Al離子濃度為0.1～1.0mol/L的混凝劑水溶液；

二、將待處理水樣放入臭氧反應器中，置于低溫恒溫槽內，恒溫到反應溫度，調整水樣pH值為6.5～9.5；

三、向臭氧反應器中加入步驟一得到的混凝劑水溶液，0～60min后加入臭氧，并進行磁力攪拌，處理5～120min，完成AF型納米催化劑催化氧化的深度處理方法。

本發明的臭氧氧化分解水中有機污染物的催化劑為Al基絮體，其由Al基混凝劑水解得到。AF型納米催化劑可單獨制備，也可以在臭氧氧化過程中在線制備。

本發明將傳統的Al基混凝劑作為催化臭氧氧化的催化劑，同時拓展了Al基混凝劑和臭氧/固體催化劑催化方法中催化劑的應用范圍，提高了催化臭氧過程中對水中有機污染物的去除效果。

本發明的有益效果是：本發明的催化劑是Al基絮體，其在臭氧氧化分解水中有機污染物的過程中同時起催化作用，該催化劑在水溶液中表面很容易形成高密度表面羥基，使得臭氧很容在其表面被吸附，從而提高了臭氧的利用率；同時，催化劑價格低廉，可大量投加可極大的提高催化氧化的效率；該催化劑既是混凝劑，又是催化劑，無需額外添加藥劑，并且可在絮凝池、沉淀池和過濾池中大量積累，極大的提高處理單元的處理效率。AF型納米催化劑使水中有機物的去除率可達90～100％。AF型納米催化劑具有極高的比表面積和良好的吸附性能，這使其可靈活應用于水處理單元中，它既可先作為吸附劑使用，快速降低污染物濃度，再通入臭氧催化降解污染物，也可以吸附過程和催化過程同時進行。