[發明專利]一種基于改進副線型孔板水力空化系統降解三苯甲烷類染料廢水的方法

在審

• 申請號: 202110153435.X
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112939188A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王君;秦俊;張朝紅;房大維
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/34;C02F101/30;C02F101/32
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及一種基于改進副線型孔板水力空化系統降解三苯甲烷類染料廢水的方法。采用的技術方案是：將含有三苯甲烷類染料的廢水置于降解池中，開啟循環泵，使三苯甲烷類染料廢水分別經主線支管上的主線孔板空化器和副線支管上的副線孔板空化器進行水力空化降解后返回降解池，循環降解90min。本發明的創新之處在于實現主、副線孔板同時降解污染物，與傳統的水力空化相比，既提高了處理量，也提高了處理效率。該方法結構簡單，降解高效徹底，適用于大規模處理三苯甲烷類染料廢水。

技術領域

本發明屬于水力空化應用領域，具體地涉及以孔板為空化器的基于改進副線型孔板水力空化系統降解三苯甲烷類染料廢水的方法。

背景技術

三苯甲烷類染料是在偶氮染料和蒽醌染料之后，使用量排在第三位的染料類型。常用的有堿性品紅、結晶紫、孔雀綠、溴酚藍、維多利亞藍等。該類染料以三苯甲烷為母體，中心碳原子上連有3個苯環，其化學官能團化學穩定性高、生物可降解性低，已證實對動物有致癌、致畸、致突變的毒副作用。因此，含有三苯甲烷類染料的印染廢水排放到自然水體中，會導致嚴重的環境污染。

三苯甲烷類染料廢水的降解方法有光催化、物理吸附、化學去除以及生物處理方法。光催化方法處理量不足、物理吸附法不能將三苯甲烷分子徹底降解、化學反應成本較高、生物法操作條件比較苛刻，所以均不適合于三苯甲烷類染料大規模降解。

水力空化作為一種高級氧化技術用于降解有機污染物是一種很有前途的方法。在水力空化的過程中，被處理的溶液通過文丘里管或孔板等節流裝置時，液體的流速增大，橫向壓力減小，當壓力低于液體的飽和蒸汽壓時，在收縮區溶液的內部會形成氣核。在收縮區的下游，隨著液體流速的減小，橫向壓力逐漸恢復，縱向壓力減小，形成的氣核在空化區生長為體積較大的空化泡，隨著縱向壓力的進一步減小，這些空化泡發生坍塌。這一過程中在極短的時間間隔(10^-3ms)內釋放大量的能量，產生局部高溫(1000-10000K)和高壓(10-500MPa)。在這些極端條件下，水分子分裂成具有強氧化性的物質，如羥基自由基和超氧自由基。這些具有強氧化性的自由基分子有利于降解有機污染物。

發明內容

為了解決三苯甲烷類染料廢水的大規模快速徹底降解存在的問題，本發明提供一種基于改進副線型孔板水力空化系統降解三苯甲烷類染料廢水的方法。本發明的方法具有結構簡潔、操作簡便、降解徹底、處理量大和處理效率高等特點，適用于大規模處理染料廢水中的三苯甲烷類染料。

本發明采用的技術方案是：一種基于改進副線型孔板水力空化系統降解三苯甲烷類染料廢水的方法，所述基于改進副線型孔板水力空化系統的結構是：降解池外設有冷卻水循環系統，降解池出水管經循環泵與主管路連接，主管路上分別設有并聯連接的主線支管、副線支管和壓力控制支管，所述主線支管上依次設有壓力表Ⅰ、主線孔板空化器和壓力表Ⅱ，主線支管經回流管Ⅰ返回降解池；所述副線支管上依次設有壓力表Ⅲ、副線孔板空化器、壓力表Ⅳ和控制閥Ⅰ，副線支管經回流管Ⅱ返回降解池；所述壓力控制支管上設有控制閥Ⅱ，壓力控制支管經回流管Ⅲ返回降解池。

降解三苯甲烷類染料廢水的方法包括如下步驟：將含有三苯甲烷類染料的廢水置于降解池中，開啟循環泵，使三苯甲烷類染料廢水分別經主線支管上的主線孔板空化器和副線支管上的副線孔板空化器進行水力空化降解后返回降解池，循環降解90min。通過壓力控制支管上的控制閥Ⅱ和副線支管上的控制閥Ⅰ控制主線孔板空化器入水口端和副線孔板空化器入水口端的壓力為1.0～5.0bar。

優選地，上述的方法，所述主線孔板空化器是主體板Ⅰ上設有1～100個通孔Ⅰ，每個通孔Ⅰ的直徑為2.0～3.0mm，主體板Ⅰ厚度為4.0～5.0mm。

優選地，上述的方法，所述副線孔板空化器是主體板Ⅱ上設有1～100個通孔Ⅱ，每個通孔Ⅱ的直徑為2.0～3.0mm，主體板Ⅱ厚度為4.0～5.0mm。

優選地，上述的方法，調節含有三苯甲烷類染料的廢水的初始濃度為10～20mg/L，pH值為6.0～9.0。