一種連續(xù)降解水中高濃度大分子化合物的水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種能夠連續(xù)催化氧化降解廢水中高濃度大分子化合物的方法，是一 種催化濕式氧化法處理高濃度有機(jī)廢水中難生化降解的大分子污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化工行業(yè)如紡織、染料、合成洗涂劑、涂料等，由于生產(chǎn)需要加入大量的添加劑和 助劑，該些化工原料和添加劑中大部分都含有大分子化合物，導(dǎo)致排放的廢水中含有大量 的難生化降解的聚合物和大分子化合物，使得其廢水的綜合處理難度非常大。對于含此類 物質(zhì)的廢水較為常用的方法是吸附法、混凝法、膜分離法、生物法和催化氧化法W及幾種工 藝結(jié)合的處理方法。
[0003] 吸附法常用的吸附劑是活性炭、吸附樹脂等，其優(yōu)點(diǎn)是吸附速度快、穩(wěn)定性好、再 生容易，主要缺點(diǎn)是預(yù)處理繁瑣，一次性投資大?；炷ú荒軓氐资刮廴疚镛D(zhuǎn)化為無害物 質(zhì)，產(chǎn)生大量的廢渣與污泥，造成二次污染。膜分離法雖然效率高、能耗小，但膜易污染，清 洗困難，操作費(fèi)用高。生物法降解有機(jī)物是目前研究最多的一種方法，而且已經(jīng)被一些污水 處理廠采。該法是利用微生物來降解有機(jī)物，而廢水中的大分子有機(jī)物對水處理過程中的 微生物產(chǎn)生一定程度的抑制，該也是導(dǎo)致該法不能處理高濃度有機(jī)廢水的原因。催化濕式 氧化法是對傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的改進(jìn)與強(qiáng)化，常用的是均相FET0N法，催化劑難分離易流失。 由于非均相催化劑具有活性高、穩(wěn)定性好、易分離等優(yōu)點(diǎn)，已成為催化濕式氧化法研究開發(fā) 和實(shí)際應(yīng)用重要方向。W上幾種方法大多也僅對COD《lOOOmg/L的有機(jī)廢水處理效果較 好，對于高濃度的大分子化合物尤其COD上萬的廢水氧化降解尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、處理效果好、成本低、工業(yè)化應(yīng)用前景廣 泛、可W連續(xù)處理降解廢水中高濃度大分子化合物的水處理方法。
[0005] 本發(fā)明在管式連續(xù)反應(yīng)裝置中，氣體和液體并流進(jìn)入反應(yīng)器，W氧氣或空氣為氧 化劑連續(xù)催化處理高濃度大分子有機(jī)廢水，使COD的去除率達(dá)到95~99%。
[0006] -種連續(xù)降解水中高濃度大分子化合物的水處理方法，該方法采用管式連續(xù)反應(yīng) 裝置，催化劑為Al2〇3或Ti〇2-Al2〇3載體上負(fù)載Ru-Ce-Zr，COD為lOOmg/L~5萬mg/L的含 大分子的高濃度有機(jī)廢水和空氣或氧氣并流連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度150~28(TC， 反應(yīng)壓力1. 0~6. OMPa，氧氣或空氣的流量為50~500ml/min，液體體積空速1~化-1條 件下進(jìn)行催化氧化，反應(yīng)液經(jīng)過冷凝器后收集，空氣和氧氣經(jīng)過氣液分離后循環(huán)使用。
[0007] 本發(fā)明所述的含大分子的高濃度有機(jī)廢水中含有聚己帰醇類、糖類、乳化劑W及 表面活性劑有機(jī)物中的至少一種。
[0008] 本發(fā)明所述的含大分子的高濃度有機(jī)廢水中具體含有聚己帰醇、聚己二醇辛基苯 基離、月桂醇聚氧己帰離、藏糖和葡萄糖的至少一種。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選的反應(yīng)溫度為160~260。優(yōu)選反應(yīng)壓力為1. 0~5. OMPa，優(yōu)選的氧 氣或空氣的流量為50~300ml/min。
[0010] 本發(fā)明所述的催化劑W釘?shù)淖j(luò)合物為前驅(qū)體而制備的高分散低負(fù)載催化劑， 添加Ce和Zr為助劑，擔(dān)載于載體A12化或Ti化-A12化上，其中貴金屬Ru元素的重量百分含 量為0. 1~0. 5%，Zr和Ce的金屬重量百分含量相對于載體均為0. 5~5%。
[0011] 本發(fā)明所述的催化劑采用二次浸潰法：先將載體Al2〇3或Ti〇2-Al2〇3浸潰于Ce和 Zr的硝酸鹽溶液中，經(jīng)干燥、賠燒得到負(fù)載Ce或Zr的載體，再將Ru的絡(luò)合物溶于有機(jī)溶劑 中，浸潰于上述制備好的含Ce或Zr的載體上，經(jīng)過干燥、賠燒、活化得到所述催化劑。
[0012] 本發(fā)明所述的催化劑是W釘?shù)慕j(luò)合物為前驅(qū)體制備的，所W在噸氣氛下活化后， 使得Ru在載體表面W Ruo或Ru°同時存在，增加了活性金屬的分散度。
[0013] 本發(fā)明能夠催化氧化降解水中COD高達(dá)5萬mg/L的大分子有機(jī)物，使得COD的去 除率達(dá)到95~99%，提高了廢水的可生化性。
[0014] 本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)： 金屬負(fù)載量低，采用管式連續(xù)反應(yīng)裝置處理高濃度有機(jī)廢水效率高，從而降低了工業(yè) 水處理中的成本。
[0015] 處理效率高。本發(fā)明的方法在較溫和的條件下能使COD高達(dá)5萬mg/L有機(jī)廢水 中的大分子化合物大幅度降低. 環(huán)境友好，本發(fā)明所述的反應(yīng)體系簡單，采用空氣或氧氣為氧化劑，催化劑可回收，重 復(fù)利用，不會造成二次污染。
[0016] 適用范圍廣，工業(yè)應(yīng)用前景大。本發(fā)明可適用于處理多種含大分子難降解有機(jī)物， 提高廢水的可生化性，適用于成分較為復(fù)雜的工業(yè)廢水處理。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1連續(xù)氧化處理高濃度乳化劑0P廢水 將制備好的催化劑10ml裝入〇 12r400mm的不鎊鋼反應(yīng)管，調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣體壓力平衡，反 應(yīng)管升至設(shè)定溫度，氧氣或空氣和乳化劑0P (聚己二醇辛基苯基離）水溶液并流W-定的 進(jìn)料速度經(jīng)過預(yù)熱器和反應(yīng)管，在一定溫度和壓力下反應(yīng)后再經(jīng)過氣液分離器，分離的氧 氣或空氣進(jìn)行循環(huán)利用，每隔1小時收集反應(yīng)后的反應(yīng)液，進(jìn)行COD測試分析，COD的去除 率見表1 (表中值為每次試驗(yàn)的平均值)。
[0018] 其中催化劑按照上述發(fā)明方法制備，Ru的負(fù)載量為0. 3 wt. %，助劑為Ce和Zr,載 體為 l-3mm 的 y-Al2〇3。
[0019] 表1.連續(xù)處理不同濃度乳化劑OP廢水
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種連續(xù)降解水中高濃度大分子化合物的水處理方法，該方法采用管式連續(xù)反應(yīng)裝 置，催化劑為Al 2O3或TiO2-Al2O3載體上負(fù)載Ru-Ce-Zr，COD為100mg/L~5萬mg/L的含大 分子的高濃度有機(jī)廢水和空氣或氧氣并流連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度150~280°C，反 應(yīng)壓力I. 0~6. OMPa，氧氣或空氣的流量為50~500ml/min，液體體積空速1~51Γ1條件 下進(jìn)行催化氧化，反應(yīng)液經(jīng)過冷凝器后收集，空氣和氧氣經(jīng)過氣液分離后循環(huán)使用。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的含大分子的高濃度有機(jī)廢水中含有聚 乙烯醇類、糖類、乳化劑以及表面活性劑有機(jī)物中的至少一種。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的含大分子的高濃度有機(jī)廢水中含有聚 乙烯醇、聚乙二醇辛基苯基醚、月桂醇聚氧乙烯醚、蔗糖和葡萄糖的至少一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為160~260°C，反應(yīng)壓力為I. 0~ 5. OMPa，氧氣或空氣的流量為50~300ml/min。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的催化劑以釕的羰基絡(luò)合物為前驅(qū)體而 制備的高分散低負(fù)載催化劑，添加 Ce和Zr為助劑，擔(dān)載于載體Al2O3或TiO2-Al2O 3上，其中 貴金屬Ru兀素的重量百分含量為0. 1~0. 5%，Zr和Ce的金屬重量百分含量相對于載體均 為0· 5~5%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)降解水中高濃度大分子化合物的水處理方法。該方法在管式連續(xù)反應(yīng)裝置中，氣體和液體并流進(jìn)入反應(yīng)器，以氧氣或空氣為氧化劑連續(xù)催化處理高濃度大分子有機(jī)廢水，使COD的去除率達(dá)到95～99%。本發(fā)明提高了高濃度大分子有機(jī)廢水的COD去除效率和可生化性，反應(yīng)條件較為溫和易控制，成本低廉，無二次污染，可進(jìn)一步配合普通的工業(yè)廢水處理技術(shù)，解決工業(yè)廢水中大分子有機(jī)物難生化降解的難題。
【IPC分類】C02F1-72, C02F101-30, C02F1-74
【公開號】CN104671386
【申請?zhí)枴緾N201310630119
【發(fā)明人】于超英, 趙培慶, 周紅祥, 孟旭, 高國進(jìn), 李丹波, 袁臘梅, 張鋒, 周小琴
【申請人】中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月29日