專利名稱：一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景飲用水中的難降解有機(jī)物具有含量低、難降解、易于通過(guò)食物鏈生物富集 而放大其危害的特點(diǎn)，因此水中難降解有機(jī)物污染問(wèn)題和有效治理問(wèn)題，已成 為我國(guó)水環(huán)境工作面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。去除水中有機(jī)物常用臭氧作為氧化 劑，但有機(jī)物分解生成的中間產(chǎn)物會(huì)阻止臭氧的進(jìn)一步氧化，使臭氧利用率降 低，且對(duì)水質(zhì)有副作用，后續(xù)處理復(fù)雜。近年來(lái)發(fā)展出一系列高級(jí)氧化工藝，如03氾202、 UV/03、 UV/H202、 UV/H202/03、 03/金屬氧化物或光催化氧化， 存在紫外線在水中的穿透能力弱，紫外燈的壽命短、需經(jīng)常性維護(hù)，另外其促 進(jìn)臭氧分解的效率不高，對(duì)有機(jī)污染物氧化不徹底，過(guò)氧化氫則存在剩余問(wèn)題， 消耗水中余氯，使消毒過(guò)程中需氯量升高，致使處理成本較高。目前采用的金 屬催化臭氧氧化技術(shù)，在均相催化氧化中，催化劑混溶于水，催化劑易流失且 不易回收，容易產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，增加處理成本，難以在大 規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用；在非均相催化氧化中，固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散 速度較慢的缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法中臭氧利用 率低、對(duì)有機(jī)污染物氧化不夠徹底、成本較高及采用金屬催化臭氧氧化技術(shù)存 在催化劑易流失、難以在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用、固體催化劑存在表面不均一和內(nèi) 擴(kuò)散速度較慢的問(wèn)題，而提供一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法。一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、將含有機(jī) 污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為0.5 2.0mgO3/mgTOC， 水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為5 20min; 二、臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部 填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停留時(shí)間為5 20min; 其中零價(jià)鐵與填充材料按體積比1 3:1混合；零價(jià)鐵為純鐵粉、納米鐵粉或廢鐵屑；填充材料為活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸 石、活性氧化鋁、陶粒、分子篩中的一種或幾種的混合。本發(fā)明以零價(jià)鐵為活性組分催化臭氧氧化水中難降解有機(jī)污染物，零價(jià)鐵 可以不斷地產(chǎn)生催化所需要的Fe2+，同時(shí)零價(jià)鐵表面被氧化產(chǎn)生的FexOy (y/x=1.5~l)也有催化作用，F(xiàn)^+和F Oy都可以催化臭氧分解生成羥基自由 基；F,被臭氧氧化生成FeS+后可以被零價(jià)鐵迅速還原為F,，以補(bǔ)充催化氧 化所需的Fe2、此外F^Oy對(duì)污染物也有吸附作用，可以通過(guò)表面富集有機(jī)物 和臭氧來(lái)提高氧化速度，解決了固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢 的問(wèn)題，具備催化活性高、成本低、催化劑容易與水分離的均相催化氧化和非 均相催化氧化的優(yōu)點(diǎn)，從而可以大大提高臭氧的利用率，且能夠在大規(guī)模生產(chǎn) 中應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按 以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始 濃度為0.5 2.0mgO3/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為5 20min; 二、 臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床 內(nèi)的停留時(shí)間為5 20min;其中零價(jià)鐵與填充材料按體積比1 3:1混合；零 價(jià)鐵為純鐵粉、納米鐵粉或廢鐵屑；填充材料為活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、 木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化鋁、陶粒、分子篩中的一種或幾種的混合。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中控制水中臭氧初始濃度為lmgCVmgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為10min。 其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中所用零 價(jià)鐵為廢鐵屑時(shí)，廢鐵屑粒徑為50nm 5mm;廢鐵屑在使用前用球磨機(jī)磨碎， 然后用孔徑為5mm的篩子進(jìn)行篩分，篩分后用0.5mol/L的鹽酸進(jìn)行清洗，再 用0.5mol/L的氫氧化鈉進(jìn)行活化。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中填充材 料的粒徑為0.5 5mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中填充材 料的粒徑為2mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中水在催 化床內(nèi)的停留時(shí)間為10min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中零價(jià)鐵 與填充材料按體積比2:1混合。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按 以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為lmg03/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為15min; 二、臭氧接 觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了廢鐵屑和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停 留時(shí)間為15min;其中廢鐵屑與填充材料按體積比2:1混合；填充材料為活性 炭、焦炭、天然沸石、陶粒的混合。本實(shí)施方式中有機(jī)污染物的去除率達(dá)60 95%，臭氧利用;效率高達(dá)70 90%。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按 以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為lmg03/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為15min; 二、臭氧接 觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了純鐵粉和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停 留時(shí)間為15min;其中廢鐵屑與填充材料按體積比1.5:1混合；填充材料為粉 煤灰、木炭、人工沸石的混合。本實(shí)施方式中有機(jī)污染物的去除率達(dá)60 90%，臭氧利用效率高達(dá)70 90%。
權(quán)利要求
1、一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其特征在于一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔，控制水中臭氧初始濃度為0.5～2.0mgO3/mgTOC，水在臭氧接觸塔內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；二、臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)，水在催化床內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min；其中零價(jià)鐵與填充材料按體積比1～3∶1混合；零價(jià)鐵為純鐵粉、納米鐵粉或廢鐵屑；填充材料為活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化鋁、陶粒、分子篩中的一種或幾種的混合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟一中控制水中臭氧初始濃度為lmg03/mgTOC，水在臭氧接觸塔 內(nèi)的停留時(shí)間為10min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟二中所用零價(jià)鐵為廢鐵屑時(shí)，廢鐵屑粒徑為50nm 5mm;廢鐵 屑在使用前用球磨機(jī)磨碎，然后用孔徑為5mm的篩子進(jìn)行篩分，篩分后用 0.5mol/L的鹽酸進(jìn)行清洗，再用0.5mol/L的氫氧化鈉進(jìn)行活化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟二中填充材料的粒徑為0.5 5mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟二中填充材料的粒徑為2mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟二中水在催化床內(nèi)的停留時(shí)間為10min。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，其 特征在于步驟二中零價(jià)鐵與填充材料按體積比2:1混合。
全文摘要
一種催化臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法，它屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有臭氧氧化去除水中有機(jī)物的方法中臭氧利用率低、對(duì)有機(jī)污染物氧化不夠徹底、成本較高及采用金屬催化臭氧氧化技術(shù)存在催化劑易流失、難以在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用、固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢的問(wèn)題。方法一、含有機(jī)污染物的水進(jìn)入臭氧接觸塔；二、臭氧接觸塔的出水進(jìn)入內(nèi)部填充了零價(jià)鐵和填充材料的催化床內(nèi)。本發(fā)明解決了固體催化劑存在表面不均一和內(nèi)擴(kuò)散速度較慢的問(wèn)題，具備催化活性高、成本低、催化劑容易與水分離的均相催化氧化和非均相催化氧化的優(yōu)點(diǎn)，提高了臭氧的利用率，且能夠在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F1/70GK101269892SQ200810064428
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月4日
發(fā)明者關(guān)小紅, 李修華, 皇甫小留, 軍 馬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)