專利名稱：多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理領域中一種去除水中有機污染物的方法，它是在微波協(xié)同作用下，利用氯化劑和活性炭等多孔介質(zhì)吸附催化氧化降解水中有機污染物，創(chuàng)造出一種新型、高效、潔凈、經(jīng)濟的水處理方法。
背景技術：
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和人類物質(zhì)生活水平的提高，有機物對水環(huán)境的嚴重污染已經(jīng)是普遍存在的問題。目前氧化方法是去除水中有機污染物比較常用的方法，即利用高錳酸鉀、二氧化氯、過氧化氫、紫外光照射等使有機物氧化降解。如李圭白等在專利CN86100741中介紹了高錳酸鉀氧化去除水中丙烯酰胺的技術；梁熙亮在專利CN97105746中介紹了過氧化氫等復合氧化體系氧化去除水中污染物的方法；佐保典英等在專利CN98104471中介紹了超臨界狀態(tài)下過氧化氫氧化去除水中污染物的方法；呂錫武等在專利CN96117154中介紹了紫外光照射空氣產(chǎn)生微臭氧協(xié)同紫外光照射氧化去除水中污染物的方法；山田正幸在專利CN98104436中介紹了臭氧氧化去除水中污染物的方法。它們與有機物間多發(fā)生親電反應，攻擊電子云密度較大的部位，含不飽和鍵的有機物容易被氧化，而沒有不飽和鍵的有機物則較難氧化。在常用的氧化劑中，臭氧的氧化還原電位最高，動力學反應速率最快，因而應用較為廣泛。臭氧氧化存在兩種反應途徑，一種是臭氧在水中形成高氧化性的羥基自由基來氧化有機物，另一種是利用臭氧分子氧化有機物，其中以羥基自由基的氧化效率較高。近年來水處理領域越來越多地采用臭氧的一些高級氧化技術，如臭氧/過氧化氫、臭氧/紫外、臭氧/過氧化氫/紫外等技術來處理難降解有機污染物。但是由于臭氧及有機污染物在水中的濃度較低，反應速率有限。另外，有些有機污染物很穩(wěn)定，用上述高級氧化技術也很難降解，即使能降解，其反應速率也很慢。常溫下反應所需時間較長，所耗臭氧量較大。對于水中高穩(wěn)定性的難降解有毒污染物氧化不夠徹底，而這部分污染物對人體的危害很大，極需要解決。這些都限制了臭氧活性炭聯(lián)用深度處理技術的應用。最近十幾年間，隨著微波技術的發(fā)展及應用，人們開始注意到微波技術在環(huán)境保護領域的應用潛力。微波加熱具有不需傳熱、內(nèi)外同熱、沒有熱傳遞過程的熱損失等特點，與傳統(tǒng)加熱法相比，微波加熱的熱效率高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的水處理方法對有機污染物處理不夠徹底以及消耗氧化劑量大的缺陷，提供一種能夠徹底降解有機污染物而且消耗氧化劑量少的水處理方法。本發(fā)明通過下述方案予以實現(xiàn)一種多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，以置入水中的多孔介質(zhì)作為吸附劑及催化劑，將水中的有機污染物富集在多孔介質(zhì)表面，使水中有機污染物大大減少，然后采用微波及氧化劑同時處理多孔介質(zhì)，微波振蕩脫附并破壞有機污染物的分子結構，同時微波對多孔介質(zhì)處的水加熱，氧化劑氧化降解有機污染物，使有機污染物較徹底地降解。本方法采用一些具有催化活性的多孔介質(zhì)，使有機物吸附富集在多孔介質(zhì)表面，把分散在水中的有機物集中起來，同時利用微波輻射使有機分子能級躍遷，降低了化學鍵之間的強度，使有機污染物變得不穩(wěn)定，并利用氧化劑引發(fā)的羥基自由基與之反應，使之氧化降解，從而充分發(fā)揮了氧化劑氧化的作用，氧化劑利用率大大提高。這就降低了氧化劑的投放量，提高了有機污染物的降解率。本方法具有投資成本少、操作簡便、能源利用充分、工作可靠等優(yōu)點，在環(huán)境保護領域具有廣泛的應用前景，本方法可與生物降解等其它技術聯(lián)用，進一步降低污水中有機物含量。
具體實施例方式
一以置入水中的多孔介質(zhì)作為吸附劑及催化劑，將水中的有機污染物富集在多孔介質(zhì)表面，使水中有機污染物大大減少，然后采用微波及氧化劑同時處理多孔介質(zhì)，微波振蕩脫附并破壞有機污染物分子結構，同時微波對多孔介質(zhì)處的水加熱，氧化劑氧化降解有機污染物，使有機污染物較徹底地降解。所述多孔介質(zhì)為活性炭、硅藻土、高嶺土、蒙脫土、多孔陶瓷、活性白土、分子篩、沸石或多孔石墨等吸附材料。該方法能夠徹底地降解一些臭氧等一般氧化劑難以去除的有機污染物。多孔介質(zhì)可直接反復利用。
具體實施例方式
二本實施方式與實施方式一的不同點是，所述多孔介質(zhì)中負載有金屬或金屬氧化物材料，或者所述多孔介質(zhì)已被酸或堿處理過。其它與實施方式一相同。
具體實施例方式
三本實施方式與實施方式二的不同點是，多孔介質(zhì)中負載的金屬是單質(zhì)鐵、單質(zhì)鎳、單質(zhì)銅、鉑、鈀、釕或銠，多孔介質(zhì)中負載的金屬氧化物是三氧化二鐵、羥基氧化鐵、氫氧化鐵、二氧化錳、氧化鎳、二氧化鈦或氧化銅。
具體實施例方式
四本實施方式與實施方式一的不同點是，它還在含有機污染物的水中加入引發(fā)劑，所述引發(fā)劑為過氧化氫、二價鐵離子、二價錳離子、二價銅離子或二價鋅離子。其它與實施方式一相等。
具體實施例方式
五本實施方式與實施方式一的不同點是，所述氧化劑為臭氧、純氧、空氣、高錳酸鉀或二氧化氯中的任意一種或幾種的組合體。其它與實施方式一相同。
具體實施例方式
六本實施方式與實施方式五的不同點是，所述氧化劑為含臭氧0.001％～10％的氧氣或含臭氧0.001％～10％的空氣。
具體實施例方式
七本實施方式與實施方式一的不同點是，所述微波采用915MHz至2450MHz的頻率。其它與實施方式一相同。
具體實施例方式
八本實施方式與實施方式一的不同點是，多孔介質(zhì)處的水溫保持在20～100℃，其中以20～50℃最佳。其它與實施方式一相同。
權利要求
1.一種多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是以置入水中的多孔介質(zhì)作為吸附劑及催化劑，將水中的有機污染物富集在多孔介質(zhì)表面，使水中有機污染物大大減少，然后采用微波及氧化劑同時處理多孔介質(zhì)，微波振蕩脫附并破壞有機污染物的分子結構，同時微波對多孔介質(zhì)處的水加熱，氧化劑氧化降解有機污染物。
2.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是所述多孔介質(zhì)為活性炭、硅藻土、高嶺土、蒙脫土、多孔陶瓷、活性白土、分子篩、沸石或多孔石墨等吸附材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是所述多孔介質(zhì)中負載有金屬或金屬氧化物材料，或者所述多孔介質(zhì)已被酸或堿處理過。
4.根據(jù)權利要求3所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是多孔介質(zhì)中負載的金屬是單質(zhì)鐵、單質(zhì)鎳、單質(zhì)銅、鉑、鈀、釕或銠，多孔介質(zhì)中負載的金屬氧化物是三氧化二鐵、羥基氧化鐵、氫氧化鐵、二氧化錳、氧化鎳、二氧化鈦或氧化銅。
5.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是它還在含有機污染物的水中加入引發(fā)劑，所述引發(fā)劑為過氧化氫、二價鐵離子、二價錳離子、二價銅離子或二價鋅離子。
6.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是所述氧化劑為臭氧、純氧、空氣、高錳酸鉀或二氧化氯中的任意一種或幾種的組合體。
7.根據(jù)權利要求6所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是所述氧化劑為含臭氧0.001％～10％的氧氣或含臭氧0.001％～10％的空氣。
8.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是所述微波采用915MHz至2450MHz的頻率。
9.根據(jù)權利要求1所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是多孔介質(zhì)處的水溫保持在20～100℃。
10.根據(jù)權利要求9所述的多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法，其特征是多孔介質(zhì)處的水溫保持在20～50℃之間。
全文摘要
本發(fā)明公開水處理領域中一種去除水中有機污染物的方法——多相富集、微波協(xié)同、催化氧化降解水中有機污染物的方法。以置入水中的多孔介質(zhì)作為吸附劑及催化劑，將水中的有機污染物富集在多孔介質(zhì)表面，使水中有機污染物大大減少，然后采用微波及氧化劑同時處理多孔介質(zhì)，微波振蕩脫附并破壞有機污染物的分子結構，氧化劑氧化降解有機污染物。本方法采用一多孔介質(zhì)，使有機物吸附富集在多孔介質(zhì)表面，利用微波輻射使有機分子能級躍遷，降低了化學鍵之間的強度，利用氧化劑使之氧化降解，氧化劑利用率大大提高。這就降低了氧化劑的投放量，提高了有機污染物的降解率。本方法具有投資成本少、操作簡便、能源利用充分、工作可靠等優(yōu)點，在環(huán)境保護領域具有廣泛的應用前景。
文檔編號B01J20/28GK1544360SQ20031010769
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權日2003年11月13日
發(fā)明者馬軍, 高金勝, 侯艷君, 孫志忠, 于穎慧, 馬 軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學