[發明專利]一種雙相氧化劑體系催化氧化處理有機廢水的方法

有效

• 申請號: 201811419802.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109626543B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 陳朱琦;朱靜怡;王啟亮;周新全;汪佳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于高級氧化技術處理廢水技術領域，更具體地，涉及一種雙相氧化劑體系催化氧化處理有機廢水的方法。以有機廢水為處理對象，以液相氧化劑過硫酸鹽溶液和氣相氧化劑臭氧構成雙相氧化劑體系，通過負載型四元水滑石結構催化劑實現氧化劑的高效活化和污染物的降解；由于負載型四元水滑石結構催化劑對于該雙相氧化劑的良好催化性能，使得本發明可以減少實際廢水處理工序，并達到很高的有機物去除效果。

技術領域

本發明屬于高級氧化技術處理廢水技術領域，更具體地，涉及一種雙相氧化劑體系催化氧化處理有機廢水的方法。

背景技術

高級氧化技術(AOPs)，因具有高性能的自由基能夠降解持久性有機污染物，具有氧化能力強、反應速率快等特點，近年來依舊熱度不減。但同時，它也存在一些不足。

在處理復雜有機廢水的過程中，單一的處理技術往往存在處理效果差、成本高等問題。有些高級氧化技術如Fenton氧化法受廢水的pH影響較大，超臨界水氧化技術對溫度和壓強也有較高的要求。因此，兩種或多種AOPs的不同組合被認為是一種可以有效降解污染物的具有廣闊前景的方法。實際有機廢水的處理過程中往往需要多道工藝的協同作用才能有效地降解有機污染物。

基于硫酸根自由基(SO₄^·-)的AOPs已經越來越多地受到國內外學者的關注，過一硫酸氫鹽(PMS)和過硫酸鹽(PS)常作為氧化劑，被激活產生SO₄^·-。與過硫酸鹽相比，PMS由于其結構不對稱而更容易被激活。PMS可以通過加熱、紫外線、過渡金屬、超聲波、碳催化劑和電化學過程來激活。過渡金屬(Co、Fe、Cu、Mn)，特別是非均相態，由于其低成本和可重復使用性，相對于其他方法表現出更優異的性能。

催化臭氧氧化技術屬于高級氧化技術的一種，由于臭氧成本低、反應快、氧化能力強、無持久性殘余和無二次污染等特點，應用越來越廣泛。催化臭氧氧化技術是利用催化劑將臭氧分子轉化為氧化能力更強的自由基，如羥基自由基，從而達到凈化水質的目的。能夠被用來催化臭氧分解的金屬氧化物主要是一些典型的過渡金屬氧化物，如Fe₂O₃、MnO₂、Co₃O₄、CuO、TiO₂、Al₂O₃等，以及負載型的貴重金屬氧化物，如Ru、Pd。

鑒于臭氧的強氧化性以及反應快、氧化能力強、無持久性殘余和無二次污染等特點，催化臭氧氧化技術的優勢日益突出。因此，工業應用中常常將臭氧與雙氧水、過硫酸鹽等處理技術聯用來達到進一步凈化水質的目的。

然而，因為臭氧屬于氣相氧化劑，在水溶液中性質不穩定、極易分解，而無論是雙氧水體系，還是過硫酸鹽催化氧化體系都屬于液相氧化劑體系。因此，只要在涉及到和臭氧聯合催化氧化時，仍然不能有效地發揮出雙相氧化劑的最高氧化能力。實際應用中，常常將臭氧作為預處理或后端處理工藝，并嚴格控制反應條件，這樣不僅增加了處理成本也大大增加了運行工作量。因此，如何尋找到一種催化劑能同時有效地催化液相和氣相雙相氧化劑體系，簡化有機廢水處理的工藝過程迫在眉睫。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙相氧化劑體系催化氧化處理有機廢水的方法，其目的在于通過采用負載過渡金屬氧化物的水滑石結構四元催化劑，協同催化活化氣相氧化劑臭氧和液相氧化劑過硫酸鹽，通過雙相氧化劑催化體系處理有機廢水，由于負載型四元水滑石結構催化劑對于該雙相氧化劑催化體系都具有良好的活化作用，使得本發明可以采用一步法簡單的運行過程，達到很高的有機物去除效果，由此解決現有技術涉及到臭氧氧化處理廢水時操作復雜、成本高的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種雙相氧化劑體系催化氧化處理有機廢水的方法，以有機廢水為處理對象，以液相氧化劑過硫酸鹽溶液和氣相氧化劑臭氧構成雙相氧化劑體系，通過負載型四元水滑石結構催化劑實現氧化劑的高效活化和污染物的降解；