[發明專利]一種用于廢水中苯系物降解的球-膜耦合催化裝置、催化劑及制備與使用方法

有效

• 申請號: 201910858745.4
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110683615B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 齊元峰;江波;施雪卿;張延青;楊冰川
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;江蘇艾特克環境工程有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/467;B01J35/08;B01J35/00;B01J23/889;C02F101/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種用于廢水中苯系物降解的球?膜耦合催化裝置、催化劑及制備與使用方法，該催化裝置包括膜型催化模塊，膜型催化模塊為四周閉合、兩端開口的立體金屬網，立體金屬網上均勻涂覆有膜型催化劑；球?膜耦合催化裝置的進水端設置有封閉底，出水端設置有陽極導線；封閉底為設置有曝氣頭的網柵，陽極導線與立體金屬網連接；立體金屬網中間部分設置有陰極電極，陰極電極不與立體金屬網連接，立體金屬網中填充有球型催化劑。本發明對苯系物的降解效率高，處理簡單，通過運行電壓的調整對酚類、烯烴取代苯類,鹵系取代苯類、硝基及胺苯類等多種苯系物降解效率高達90％及以上。

技術領域：

本發明涉及一種用于化工廢水中苯系物降解的球-膜耦合催化裝置及其制備與使用方法，屬于環境保護工程化工污水處理專用催化劑領域。

背景技術：

苯系物為苯及衍生物的總稱，一般意義上的苯系物為苯環中的一個或者多個-H鍵被其他基團如-OH、-CH₃、-COOH、-NH₂和鹵素(-Cl、-F、-Br等)取代后的衍生物。比較有代表性的苯系物主要有硝基苯、苯胺、甲苯、二甲苯(鄰\間\對)、氯苯、苯酚等。這類物質在石油化工、煤化工和精細化工等行業中被廣泛的作為原料或溶劑使用，在生產過程中具有舉足輕重的作用。但由于生產流程和產品回收率等原因，苯系物不可避免的殘留于生產廢水中。

近年來隨著國家化工行業的發展，含苯系物化工生產廢水的產量和排放量呈現逐年攀升的趨勢。由于苯系物的穩定性高，自然條件下其分解速率低，同時對污水處理過程中各種微生物均有明顯的抑制或者毒性效應，因此含有苯系物的工業廢水的處理難度極高。實際的含苯系物污水的處理工程中，一般在生化處理前和處理工藝的末端添加以化學氧化為主的工藝(如芬頓法，臭氧氧化法)，以保證后續的生化處理的正常運行和出水的苯系物污染物的達標排放。例如：中國專利文件CN107777840A公開了一種處理地下水中苯系物的方法，該方法對受苯系物污染的地下水首先進行砂濾預處理，通過石英砂濾料的過濾作用，使砂濾池出水SS不超過30mg/L，然后砂濾出水進入臭氧接觸氧化池，臭氧在催化劑的催化作用下將廢水中的芳香族化合物分解為小分子脂肪烴，最后通過BAF的生物降解作用將廢水中的COD含量降低，同時BAF的獨特吸附過濾作用可以有效降低SS，形成穩定的出水水質。再比如：中國專利文件CN106976947A公開了一種利用納米Fe₃O₄/Na₂CO₄非均相類芬頓反應體系降解苯系物的方法。該方法是通過控制在一定pH條件下，向含苯系物廢水中投加納米四氧化三鐵和過碳酸鈉，在常溫下反應，并利用納米四氧化三鐵的磁性將其回收循環利用。但芬頓處理法操作難度高，運行費用高，對苯系物的氧化速率和去除比例低，同時還產生大量的化學污泥，這嚴重制約了化工企業的進一步發展；臭氧氧化法需要配套臭氧發生器，一次投資高，并且臭氧發生器屬于高壓容器設備，在化工企業的使用受到限制。同時臭氧的氧化性低于芬頓的氧化性，因此對苯系物的降解方面難以達到正常生化或者達標排放的要求。

因此，急需一種操作簡單，對苯系物降解速率高，去除率高和不產生二次污染化學污泥的方式以取代現有的化學氧化方法。

發明內容：

針對現有技術的不足，本發明基于電-化學耦合催化氧化降解苯系物的機理，提供一種用于廢水中苯系物降解的球-膜耦合催化裝置、催化劑及其制備與使用方法。不僅對苯系物具有極高的降解效率和速率，不需要額外高壓容器設備的配套，同時不產生對環境具有二次污染的化學污泥。本發明的球-膜耦合催化裝置的制備過程，主要由三個部分組成:球型催化劑的制備，膜型催化劑的制備，球型與膜型催化劑的耦合。

本發明的技術方案如下：

一種用于廢水中苯系物降解的球-膜耦合催化裝置，包括膜型催化模塊，所述的膜型催化模塊為四周閉合、兩端開口的立體金屬網，所述的立體金屬網上均勻涂覆有膜型催化劑；