一种催化臭氧化去除水中有机物的方法技术

一种催化臭氧化去除水中有机物的方法。本发明专利技术属于水处理高级氧化技术领域，具体涉及一种催化臭氧化去除水中有机物的方法。本发明专利技术为了解决现在去除水中有机物的方法存在的操作复杂、成本高、降解不彻底以及容易产生二次污染的问题。方法：一、蒙脱石催化剂预处理；二、蒙脱石催化剂改性；三、水处理。本发明专利技术的水处理方法利用臭氧气体、水中有机污染物和催化剂发生气‑液‑固三相接触反应，期间臭氧分解加速，引发高活性成分羟基自由基，从而强化有机物的分解，去除率可达100％。

Method for removing organic substance in water by Catalytic Ozonation

Method for removing organic substance in water by catalytic ozonation. The invention belongs to the technical field of advanced oxidation of water treatment, in particular to a method for catalytic deodorization to remove organic substances in water. In order to solve the problems of complicated operation, high cost, incomplete degradation and easy generation of two pollution, the method for removing organic substances in water has the problems of complicated operation, high cost and incomplete degradation. Methods: 1. Pretreatment of montmorillonite catalyst; two. Modification of montmorillonite catalyst; three. Water treatment. Water treatment method of the invention uses ozone gas, water gas and catalyst of organic pollutants liquid solid three-phase contact reaction during ozone decomposition accelerated, causing high active components of hydroxyl radicals, thereby strengthening the decomposition of organic matter, the removal rate can reach 100%.

【技术实现步骤摘要】
一种催化臭氧化去除水中有机物的方法
本专利技术属于水处理高级氧化
，具体涉及一种催化臭氧化去除水中有机物的方法。
技术介绍
我国是一个水资源短缺的国家，更为严峻的是，水环境污染总体呈加重趋势。而饮用水质标准要求的提高又进一步使得开发新型的、经济的、有效的给水深度处理技术成为亟待解决的难题，有机物是世界上大部分国家的水处理工艺共同面临的一个巨大挑战，我国更是如此。最引起关注的水中有机物是持久性有机污染物和内分泌干扰物质。持久性有机污染物又称难降解有机污染物，一般是指可长期存在于环境中，难以通过物理、化学或生物途径降解，易通过食物网在生物体内积聚，能长距离迁移并沉积，对人类健康及环境造成不利影响的天然或人工合成的半挥发性、毒性有机化学物质。内分泌干扰物质是指一类干扰体内与生物体的正常行为及生殖、发育相关的正常激素的合成、贮存、分泌、体内运输、结合及清除等过程的外来物质。可能引起以野生动物为首的包括人类、家禽等各种生物的内分泌机能障碍。其特点是难于自然降解，脂溶、并在脂肪及肝脏中蓄积，难于从体内排出。当它们共存时其毒性作用是协同的，不是简单的相加而是相乘，甚至是乘方的作用，比单独存在会大千倍到万倍。作为一种具有发展前景的高级氧化技术，非均相催化臭氧化工艺去除水中有机物得到了普遍关注。非均相催化臭氧化是使用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物作为催化剂的催化臭氧化技术。蒙脱石基本结构单元系两层硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成的2:1型层状结构，其孔结构和比表面积为改姓工艺提供一个平台，提高了活性组分的分散性、催化活性和稳定性，有利于延长催化剂使用寿命。以往研究中蒙脱石曾作为离子交换剂使用，即利用释放出事先吸附在其孔穴中的离子来催化臭氧化，属于均相催化且其催化剂失效快、寿命短；也有改性蒙脱石用于催化UV/臭氧体系的非均相研究，但其必须引入UV，则能耗高、效果有限。
技术实现思路
本专利技术为了解决现在去除水中有机物的方法存在的操作复杂、成本高、降解不彻底以及容易产生二次污染的问题，而提供一种催化臭氧化去除水中有机物的方法。本专利技术一种催化臭氧化去除水中有机物的方法按以下步骤进行：一、蒙脱石催化剂预处理：将蒙脱石催化剂进行预处理，得到预处理后蒙脱石催化剂；所述预处理为酸处理、碱处理或热处理；其中所述酸处理用酸溶液的质量浓度为5％～98％；所述碱处理所用碱溶液的质量浓度为3％～50％；所述热处理温度为100～1400℃；二、蒙脱石催化剂改性：将步骤一得到的预处理后蒙脱石催化剂进行改性处理，得到改性后蒙脱石基催化剂；所述改性处理为氨基化、羧基化、羟基化或金属活性组分掺杂；三、水处理：向装有待处理有机水样的反应器中投加步骤二得到的改性后蒙脱石基催化剂，投加量为5mg/L～2000mg/L，然后向反应器中通入臭氧，通入量为0.2mg/L～200mg/L，在转速为100r/min～1200r/min磁力搅拌下，水力停留5min～120min，完成催化臭氧化去除水中有机物的方法。本专利技术的有益效果本专利技术使用蒙脱石作为催化剂及载体，掺杂的活性组分或修饰的表面官能团直接与其固化成一体。在非均相催化臭氧化过程中，蒙脱石催化剂活性高、成分不溶出、稳定性好、寿命长。使用蒙脱石基催化臭氧化工艺去除水中有机物克服了操作复杂、成本高、降解不彻底、容易产生二次污染的现状。该体系有利于加速臭氧分解，产生高活性的羟基自由基，提高有机物的去除率和矿化程度，是一种新型高效、经济实用的处理水中有机物的方法，具有广阔的发展前景。本专利技术的水处理方法利用臭氧气体、水中有机污染物和催化剂发生气-液-固三相接触反应，期间臭氧分解加速，引发高活性成分羟基自由基，从而强化有机物的分解，去除率可达100％。附图说明图1为试验一步骤一中所述蒙脱石催化剂的SEM照片；图2为试验一步骤二得到的蒙脱石基催化剂的SEM照片。具体实施方式本专利技术的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式的一种催化臭氧化去除水中有机物的方法按以下步骤进行：一、蒙脱石催化剂预处理：将蒙脱石催化剂进行预处理，得到预处理后蒙脱石催化剂；所述预处理为酸处理、碱处理或热处理；其中所述酸处理用酸溶液的质量浓度为5％～98％；所述碱处理所用碱溶液的质量浓度为3％～50％；所述热处理温度为100～1400℃；二、蒙脱石催化剂改性：将步骤一得到的预处理后蒙脱石催化剂进行改性处理，得到蒙脱石基催化剂；所述改性处理为氨基化、羧基化、羟基化或金属活性组分掺杂；三、水处理：向装有待处理有机水样的反应器中投加步骤二得到的改性后蒙脱石基催化剂，投加量为5mg/L～2000mg/L，然后向反应器中通入臭氧，通入量为0.2mg/L～200mg/L，在转速为100r/min～1200r/min磁力搅拌下，水力停留5min～120min，完成催化臭氧化去除水中有机物的方法。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述蒙脱石催化剂为球形、圆柱形、环状、颗粒状、蜂窝状和分子筛状中的一种或多种以任意比的组合。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述蒙脱石催化剂的粒径为20nm～20mm。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述酸处理用酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢碘酸、氢溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸、碳酸、硅酸、磷酸、亚硫酸和氢氟酸中的一种或多种以任意比的组合。其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述酸处理过程：将蒙脱石催化剂与去离子水混合，搅拌1h～5h后滴加酸溶液，常温搅拌下浸渍2h～10h，离心后用去离子水清洗至滤液pH值为中性，然后于温度为70～90℃下干燥6h～12h；所述蒙脱石催化剂与去离子水的质量比为1：1～30；所述蒙脱石催化剂的质量与酸溶液的体积的比为5g：20mL～40mL。其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中所述碱处理所用碱溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡和氨水中的一种或多种以任意比的组合。其它步骤与参数与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中所述碱处理过程：将蒙脱石催化剂与去离子水混合，搅拌2h～10h后滴加碱溶液，在温度为60～80℃和搅拌的条件下浸渍4h～12h，离心用去离子水清洗至滤液pH值为中性，然后于温度为70～90℃下干燥4h～12h；所述蒙脱石催化剂与去离子水的质量比为1：1～40；所述蒙脱石催化剂的质量与碱溶液的体积的比为8g：30mL～50mL。其它步骤与参数与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一之一不同的是：步骤一中所述热处理的加热方式为马弗炉加热、石墨炉加热、管式炉加热、红外线加热、电磁波加热、微波加热或超音频感应加热。其它步骤与参数与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化臭氧化去除水中有机物的方法，其特征在于一种催化臭氧化去除水中有机物的方法按以下步骤进行：一、蒙脱石催化剂预处理：将蒙脱石催化剂进行预处理，得到预处理后蒙脱石催化剂；所述预处理为酸处理、碱处理或热处理；其中所述酸处理用酸溶液的质量浓度为5％～98％；所述碱处理所用碱溶液的质量浓度为3％～50％；所述热处理温度为100～1400℃；二、蒙脱石催化剂改性：将步骤一得到的预处理后蒙脱石催化剂进行改性处理，得到改性后蒙脱石基催化剂；所述改性处理为氨基化、羧基化、羟基化或金属活性组分掺杂；三、水处理：向装有待处理有机水样的反应器中投加步骤二得到的改性后蒙脱石基催化剂，投加量为5mg/L～2000mg/L，然后向反应器中通入臭氧，通入量为0.2mg/L～200mg/L，在转速为100r/min～1200r/min磁力搅拌下，水力停留5min～120min，完成催化臭氧化去除水中有机物的方法。

【技术特征摘要】
1.一种催化臭氧化去除水中有机物的方法，其特征在于一种催化臭氧化去除水中有机物的方法按以下步骤进行：一、蒙脱石催化剂预处理：将蒙脱石催化剂进行预处理，得到预处理后蒙脱石催化剂；所述预处理为酸处理、碱处理或热处理；其中所述酸处理用酸溶液的质量浓度为5％～98％；所述碱处理所用碱溶液的质量浓度为3％～50％；所述热处理温度为100～1400℃；二、蒙脱石催化剂改性：将步骤一得到的预处理后蒙脱石催化剂进行改性处理，得到改性后蒙脱石基催化剂；所述改性处理为氨基化、羧基化、羟基化或金属活性组分掺杂；三、水处理：向装有待处理有机水样的反应器中投加步骤二得到的改性后蒙脱石基催化剂，投加量为5mg/L～2000mg/L，然后向反应器中通入臭氧，通入量为0.2mg/L～200mg/L，在转速为100r/min～1200r/min磁力搅拌下，水力停留5min～120min，完成催化臭氧化去除水中有机物的方法。2.根据权利要求1所述的一种催化臭氧化去除水中有机物的方法，其特征在于步骤一中所述蒙脱石催化剂为球形、圆柱形、环状、颗粒状、蜂窝状和分子筛状中的一种或多种以任意比的组合。3.根据权利要求1所述的一种催化臭氧化去除水中有机物的方法，其特征在于步骤一中所述酸处理用酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢碘酸、氢溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸、碳酸、硅酸、磷酸、亚硫酸和氢氟酸中的一种或多种以任意比的组合。4.根据权利要求1所述的一种催化臭氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷，马军，孙志强，马维超，卢爽，申亚东，常鹏，安文强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23