碳酸氢盐活化负载型金属催化剂氧化处理有机废水的方法技术

技术编号:8296230 阅读:242 留言:0更新日期:2013-02-06 20:23
本发明专利技术公开了一种碳酸氢盐活化过氧化氢催化氧化处理有机废水的方法,将负载型过渡金属离子、碳酸氢盐活化的过氧化氢与有机废水混合并搅拌反应,待过氧化氢消耗完毕即结束;其中,负载型过渡金属离子作为催化剂,浓度为0.1-10wt%,用量为0.01-10?g/L,过氧化氢作为氧化剂,是由过氧化氢与碳酸氢盐配成水溶液形成,其中碳酸氢盐在混合物中的浓度为0.5-1000?mM/L,过氧化氢浓度为1-500?mM/L。本发明专利技术具有以下技术优势:(1)反应条件温和,对设备要求低,反应体系简单,投资小;(2)有机废水在中性偏微碱性条件下进行,环境友好,无二次污染;(3)适用范围广,处理成本低,可以大规模使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理技术,具体涉及一种采用碳酸氢盐活化负载型金属催化剂催化氧化处理有机废水的方法,该方法是以过氧化氢为氧化剂,碳酸氢盐为活化剂,采用负载型金属离子催化剂催化氧化降解有机废水。
技术介绍
随着工业化程度及人民生活水平的提高,各种有机废水的降解处理压力越来越大。尤其是随着生产规模的不断扩大及工业技术的飞速发展,含有高浓度难降解、且有毒有害的有机废水污染源日益增多。目前处理各种废水的方法包括物理、生物及化学方法。其中物理法是将污染物加以收集与转移,而不是消除;生物法是目前使用最成功与广泛的方法,但处理周期较长且对可生化活性差及高生物毒性的污染物处理较难。化学法种类繁 多,适合于快速处理高浓度废水,具有较好的应用前景,尤其是基于活化过氧化氢的Fenton技术(Pignatello JJ, Environment Science &Technology2006)及其改进体系,如光助Fenton (CN1636893),电 Fenton (CN1789150),Fenton/03 (CN101311130),Fenton/ 超声波(CN1546395)等,已成为各方面关注的焦点。其特点是形成具有极高氧化能力的羟基自由基,对各种污染物进行快速、无选择性地氧化到二氧化碳和水。但这些催化技术在实际的工业应用中还存在一些技术难题,限制了它们在实际废水处理的大量应用。其中特别是负载型金属离子催化剂,尚有以下缺点1)由于大量使用金属离子作为催化剂,随着反应的进行,反应介质逐渐酸化,同时由于较高的处理温度,金属离子大量溶出,形成二次污染(Mantzavinos D, WaterResearch, 2009), 2)反应受 pH 限制严重(如 Fenton 体系需要在 pH3-4处理),3)设备投资大(如湿式氧化),因此限制了它们在实际废水处理的大量应用。为克服以上缺点,专利技术专利“一种活化双氧水氧化降解废水有机污染物的方法” (ZL 2009I0061122. O)开发了碳酸氢盐活化的双氧水体系来实现有机废水的有效降解,加入微量的水溶性过渡金属离子后会进一步提高其催化活性。但采用水溶性过渡金属离子为催化剂,同样造成二次污染,且金属催化剂难回收,成本较高。
技术实现思路
本专利技术针对使用水溶性过渡金属离子为催化剂容易带来二次污染的缺陷,提供了一种碳酸氢盐活化负载型金属离子催化剂,过氧化氢为氧化剂的催化氧化处理有机废水的方法,实现有机废水的有效降解。本专利技术提供的一种碳酸氢盐活化过氧化氢催化氧化处理有机废水的方法,将负载型过渡金属离子、碳酸氢盐活化的过氧化氢与有机废水混合并搅拌反应,待过氧化氢消耗完毕即结束;其中,所述负载型过渡金属离子作为催化剂,过渡金属离子在催化剂中的质量百分比浓度为O. 1-10%,其用量为O. 01-10g/L,所述过氧化氢作为氧化剂,所述碳酸氢盐活化的过氧化氢氧化剂是由过氧化氢与碳酸氢盐配成水溶液形成,其中碳酸氢盐在混合物中的浓度为O. 5-1000mM/L,过氧化氢在混合物中的浓度为l_500mM/L。作为上述技术方案的改进,所述负载型过渡金属离子为钴、铬、锰、铜、铁、镍、钒、钥和鹤的一种或多种。作为上述技术方案的进一步改进,在负载型过渡金属催化剂中加入添加物,所述催化剂的添加物是碱土金属离子或/和无氧化还原活性的过渡金属离子,添加物在催化剂中的质量百分比浓度为O. l-20Wt%。作为上述技术方案的再进一步改进,所述催化剂的添加物为镁、钙、钡、锶、钪、钇、锆和锌离子中的一种或多种。作为上述技术方案的更进一步改进,所述碳酸氢盐的阳离子是碱金属离子或/和碱土金属离子;所述碳酸氢盐的阳离子是锂、钠、钾、铯、镁、钙、钡、锶及铵离子中的一种或多种;所述催化剂的载体为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、硅藻土或蒙脱土。 本专利技术采用负载型金属离子为催化剂,以碳酸氢盐活化的过氧化氢为氧化剂在近室温条件下实现了有机废水的高效降解,消除了水溶性金属离子带来的二次污染,并有效克服上述“Fenton类高级氧化技术”的缺陷。本专利技术所包含的技术具有反应条件温和、催化剂可循环使用、无二次污染及设备投资低的优势。本专利技术的碳酸氢盐-过氧化氢-负载型金属离子催化技术适用于处理含染料废水,含农药废水,含酚废水,城市生活废水和各种垃圾渗透液。有机废水降解的评价标准是测定催化氧化结束后有机污染物的转化率及化学耗氧量的去除率。采用本专利技术技术,对所处理的有机废水能够实现完全脱色脱臭,COD去除率可以达到20-70%。总之,本专利技术具有以下技术优势(1)反应条件温和,对设备要求低,反应体系简单,投资小;(2)有机废水在中性偏微碱性条件下进行,环境友好,无二次污染;(3)适用范围广,处理成本低,可以大规模使用。本专利技术采用负载型金属离子为催化剂,有效克服了现有碳酸氢盐活化双氧水、使用水溶性金属离子为催化剂所带来的二次污染及催化剂难回收的缺点(ZL200910061122. O);并且与传统的负载型金属离子为催化剂相比,本专利技术所包含的催化技术中催化剂的用量更少,金属离子的流失率更低。具体实施例方式本专利技术是将过氧化氢与碳酸氢盐配成水溶液形成碳酸氢盐活化的过氧化氢氧化齐U,其中碳酸氢盐浓度为O. 5-1000mM/L,过氧化氢浓度为l_500mM/L ;将负载的过渡金属离子催化剂与有机废水及预配的氧化剂在反应池里混合搅拌,催化剂的用量为O. Ol-IOg/L,过渡金属离子的负载量为O. l-10wt%,作为负载型过渡金属催化剂的添加物负载量为O. l_20wt%,反应温度10-100°c;待过氧化氢消耗完毕(通常为I分钟 24小时)为反应结束。活化过氧化氢的碳酸氢盐的阳离子是碱金属离子锂、钠、钾、铯或碱土金属离子镁、钙、钡、锶及铵离子中的一种或多种。负载型的催化剂是过渡金属离子钴、铬、锰、铜、铁、镍、钒、钥和钨的一种或多种;负载型催化剂的添加物是碱土金属离子镁、钙、钡、锶离子和无氧化还原活性的过渡金属离子钪、钇、锆和锌的一种或多种;催化剂的载体是三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、硅藻土和蒙脱土。下面结合附表对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术,但并不构成对本专利技术的限定。此外,下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例I取配制好的反应液⑴24mL,加入30%过氧化氢O. 2mL,让该混合液于25°C下恒温搅拌,反应5小时。反应完后,取样分析。结果如表I。其中反应液(I)为染料(亚甲基蓝或甲基橙)浓度50mg/L,硝酸钴浓度20 μ Μ,碳酸氢钠浓度25 mM的水溶液;实施例2取配制好的反应液(I)或(II)24mL,加入30%过氧化氢O. 2mL,让该混合液于45°C下恒温搅拌,反应5小时。反应完后,取样分析。结果如表I。反应液有两类(1)苯酚浓度50mg/L,硝酸钴浓度20 μ Μ,碳酸氢钠浓度25mM的水溶液;(II)苯酚浓度50mg/L,硝酸钴浓度20 μ Μ,用氢氧化钠调pH为8. 7的水溶液。实施例3取配制好的反应液⑴或(II) 24mL,加入O. Olg金属负载型催化剂(催化剂的负载量为1.7%)。之后,让该混合液于25本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种碳酸氢盐活化过氧化氢催化氧化处理有机废水的方法,将负载型过渡金属离子、碳酸氢盐活化的过氧化氢与有机废水混合并搅拌反应,待过氧化氢消耗完毕即结束;其中,所述负载型过渡金属离子作为催化剂,过渡金属离子在催化剂中的质量百分比浓度为0.1?10%,其用量为0.01?10g/L,所述过氧化氢作为氧化剂,所述碳酸氢盐活化的过氧化氢氧化剂是由过氧化氢与碳酸氢盐配成水溶液形成,其中碳酸氢盐在混合物中的浓度为0.5?1000mM/L,过氧化氢在混合物中的浓度为1?500mM/L。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:尹国川周莉宋威陈朱琦
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1