[發明專利]一種基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理方法

有效

• 申請號: 202010882879.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111977776B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 花修藝;閆征楚;董德明;朱建鑫
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理方法，屬于廢水處理技術領域。其首先是制備活性氧化鋁負載銅錳氧化物催化劑，銅錳氧化物在活性氧化鋁顆粒載體上的負載率為3～5wt.％，銅、錳組分的摩爾比為1：1～3；然后向pH范圍3～5.5的待處理廢水中加入該催化劑，再向其中加入助劑過氧化氫溶液，在室溫條件下通入臭氧并進行曝氣，然后在120～200rpm的轉速下磁力攪拌，從而實現基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理。本發明是一種新型的高級氧化技術，操作簡便，解決了較低pH廢水中水溶性高分子污染物不易被(催化臭氧化方法)氧化降解的難題，污染物分子長鏈被打碎，有利于后續的生物處理或膜處理。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理方法，主要測定指標為污染物自身濃度、化學需氧量(COD)及反應前后污染物分子量分布變化。

背景技術

目前我國依然是嚴重缺水的國家，針對水資源短缺的現狀，凈化污水已成為一項重要的應對措施。隨著水溶性高分子化合物在工業上的應用日益增多，此類物質(如聚乙烯醇(PVA)等)往往存在于諸多類型的工業廢水中。且含有此類物質的如紡織印染等類型的廢水多具有極端pH(如強酸性)。此外，難以被微生物降解、容易堵塞過濾膜等特性導致直接的生物處理或膜處理手段不適用于廢水中這類物質的去除，且此類物質進入自然水體會造成水體污染及生態破壞等問題。所以往往需要對此類廢水進行有效地預處理。根據國內外相關文獻及工程實例可知，目前針對酸性廢水的處理方法有芬頓法，但常因反應過程中產生鐵泥而造成二次污染等問題；針對含水溶性高分子廢水的處理方法有吸附法、泡沫分離法、膜處理法以及混凝絮凝等方法，雖然這些方法能夠有效分離出污染物，但并未實現對污染物的降解，此外，這些方法對處理條件都有著較為嚴苛的要求，成本也相對較高。

催化臭氧化技術作為高級氧化法的一個重要分支，因其具有處理效率高、反應無殘留等優勢，近年來被廣泛應用于難降解有機污水的處理，然而該技術在酸性環境下處理效率偏低是限制其應用的一個重要因素。過氧化氫作為常用的氧化劑和助劑被廣泛應用于水處理領域，比如光催化及芬頓等系統，但這些反應系統的進行往往伴隨著較多的過氧化氫使用量，進而造成資源的浪費。本發明通過制備負載型過渡金屬催化劑建立了相應的催化臭氧化體系，并通過引入微量的過氧化氫溶液作為助劑輔助催化，利用酸性條件下反應體系內主要組成間的相互作用促進羥基自由基的生成，進而實現對污染物的有效降解。

發明內容

本發明提供了一種基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理方法，向所建立的負載型催化劑非均相催化臭氧化反應體系中引入一定量助劑降解酸性廢水中高分子污染物，廢水pH范圍為3～5.5。

本發明所述的一種基于催化臭氧化的酸性含難降解水溶性高分子廢水預處理方法，其步驟如下：

1)在室溫、超聲條件下將活性氧化鋁顆粒浸漬在硝酸銅溶液中2～3h，然后于90～110℃下干燥3～5h、550～650℃下煅燒4～6h，得到活性氧化鋁負載銅氧化物催化劑；再在室溫、超聲條件下活性氧化鋁負載銅氧化物催化劑浸漬在硝酸錳溶液中2～3h，然后于90～110℃下干燥3～5h、550～650℃下煅燒4～6h，得到活性氧化鋁負載銅錳氧化物催化劑(CMA)；銅錳氧化物在活性氧化鋁顆粒載體上的負載率為3～5wt.％，銅、錳組分的摩爾比為1：1～3；

2)向pH范圍3～5.5的待處理廢水中加入步驟1)得到的活性氧化鋁負載銅錳氧化物催化劑，催化劑的質量濃度與廢水COD的比值為(2～4)mg/L：1mg/L；然后再向其中加入助劑過氧化氫溶液，過氧化氫與活性氧化鋁負載銅錳氧化物催化劑的質量比為1∶107～108；

3)在室溫條件下，向步驟2)的反應體系中通入臭氧并利用曝氣裝置進行曝氣，臭氧通入速率與COD的比為(0.10～0.15)mg/(L·h)：1mg/L；