本发明专利技术涉及一种选择性降解水中微量多环芳烃的方法，先制备分子印迹修饰催化剂(C)，再将顶部有射流器(4)、中部有紫外灯(7)的光催化反应器(6)、内有高速搅拌机(32)的回流水池(33)、内用隔板(16)分为混凝区(15)、沉淀区(17)的混凝沉淀池(14)、膜分离器(21)连接。射流器(4)将分子印迹修饰催化剂(C)，含微量多环芳烃的进水(A)和空气(B)射入光催化反应器(6)，与从其底部进入的回流水(G)形成对流，使分子印迹修饰催化剂(C)处于悬浮状态，本发明专利技术可连续稳定选择性降解水中微量多环芳烃，并使分子印迹修饰催化剂(C)循环或再生利用，不需要对膜分离器(21)频繁反冲洗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。该方法可选择性地吸附、催化氧化降解废水中的微量多环芳烃污染物，催化剂可循环或再生利用，而且膜分离器不需频繁反冲洗，可连续运行，出水水质好，流程简单，成本低，易于运行、维护。适用于各类含多环芳烃的污废水的深度处理。
技术介绍
目前，煤化工、石油、塑料、焦化等化工行业的发展以及飞机、汽车等尾气的排放等等，使多环芳烃有机污染物成为世界各国共同关注的问题。多环芳烃(简称PAH)是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物，其具有强烈的致癌、致畸及致突变作用并能通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体，极大地威胁人类健康。我国城市供水水质标准规定的包含苯并芘在内的多环芳烃总量应小于0.002mg/L，而世界卫生组织拟定的饮用水中6种有代表性的多环芳烃可接受的最高浓度为0.02 μ g/L。美国环保局列出16种多环芳烃，要求它们的总量不得多于0.2μ g/L。另一方面，近年来全国污水回用率持续提高，城市污水的再生利用已成为提高水资源综合利用率、缓解水资源短缺的重要途径。即使多环芳烃经常规生化处理后能达到排放或回用标准，但因其强致癌、致畸、致突变性，出水中含有的微量多环芳烃仍会给污水的再生利用带来不同程度的风险。因此，对于废水中微量多环芳烃的去除成为环境领域的研究热点。 应用广泛的光催化氧化技术主要利用光源照射T12等光催化剂(以UV/Ti02最为常见)，使产生氧化能力极强的自由基来实现对水中多环芳烃等有机污染物的降解，其独特的优势在于:(I)能快速氧化去除除少数几种有机物之外的绝大多数有机物。(2)可将有机物完全矿化为CO2和H2O等简单、对环境无害的无机物。但光催化氧化技术在实际应用时仍然存在一些问题:(I)T12光催化氧化无选择性问题。城市污水经常规生化处理后出水中的微量多环芳烃往往伴随着其它高浓度有机物一起出现，如:腐殖酸、微生物代谢物等。光催化氧化降解有机物是一个基于自由基的反应过程，其对污染物质没有选择性。在利用T12光催化对实际污水进行处理时，共存的高浓度的污染物会优先在T12光催化剂表面催化降解，使低浓度、高毒性的多环芳烃污染物得不到有效去除。(2)传统的固定膜光催化氧化需要制成T12膜，由于成膜方法复杂、成本高，且成膜的厚度十分有限，造成光催化氧化反应的效率低，往往难以适应实际工程的要求；另外，光催化剂膜“中毒”后的清洗或更换复杂，这就更加限制了光催化氧化技术向实用型技术的转化。(3)悬浮态催化剂与负载体系相t匕，具有更高的催化效率。但催化剂的分离、光催化反应器的连续运行、运行投资成本问题成为该技术向前发展的最大障碍。 中国专利技术专利(98111597.7)介绍了一种“光催化与膜分离集成的方法”，其主要特征就是将光催化与膜技术相结合，以便催化剂颗粒的分离回收。但其缺点也是显而易见的:反应后的水直接进入膜装置，导致光催化剂直接沉积在膜表面，加速膜的污染，且频繁的反冲洗会减少膜的寿命，需不断更换新膜，使其运行成本过高，不能很好的推广应用。中国专利技术专利(00103229.1)也介绍了相关的一种“与膜分离设备相组合的悬浮光催化氧化水处理方法及其装置”，其在反应器内设置沉淀区，减轻膜的负荷，从某种程度上解决了过滤膜的反冲洗问题。但其沉淀区与反应区的界限不明显，沉淀效果受到质疑。另外，这两种专利技术为实现催化剂颗粒的悬浮化，均在反应器内部设导流装置，造成反应器内部结构过于复杂，增加施工难度。中国专利技术专利(200610116463.X)介绍了 “一种节能高效的光催化与膜过滤水处理系统”，其主要特征是在光催化反应器内设置反应区与斜板沉淀区，通过膜分离器对出水中的催化剂进行截留，被截留的催化剂进行回收再利用。但其光催化反应器结构复杂、运行维护困难；无催化剂的添加及排放装置，随着运行时间的增加，光催化效率会大大降低，且不可连续运行。另外，上述各专利技术均不能选择性地催化氧化降解目标污染物，对于指定的目标污染物及低浓度污染物的去除效率不高。
技术实现思路
本专利技术是针对以上问题，设计一种易于工程实际连续运行、能有效去除水中微量多环芳烃、催化剂可循环或再生利用的方法。 为达上述目的，本专利技术首先特制了一种具有选择性降解水中微量多环芳烃的分子印迹修饰催化剂，并且在构建包括光催化反应器、回流水池、混凝沉淀池、膜分离器组成的降解水中微量多环芳烃的装置的同时，提供使分子印迹修饰催化剂处于悬浮态，从而获得好的处理效果的条件。具体工艺如下: 第一步，制备具有选择性降解水中微量多环芳烃的分子印迹修饰催化剂 先量取T12粉末:甲基丙烯酸:氯仿=50:1:1质量比，在室温下搅拌8h使它们混合均匀后静置24h，过滤，滤渣真空干燥，制得催化剂载体，滤液回收利用；然后，以多环芳烃为模板，以催化剂载体为功能基材，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，无水乙醇为溶剂，偶氮二异丁氰为引发剂，量取多环芳烃:催化剂载体:无水乙醇:乙二醇二甲基丙烯酸酯:偶氮二异丁氰=1:10:50:10:150质量比，接着，将多环芳烃和催化剂载体加入到无水乙醇中，室温下充分搅拌6h，再分别将乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁氰加入，在密封、温度为30?35°C以及搅拌条件下聚合反应15h，所得颗粒先用蒸馏水清洗3次，再用乙醇清洗3次，然后放入烘箱中在55°C下干燥lh，最后放入马弗炉中在400°C温度下煅烧3h，制得分子印迹修饰催化剂； 上述T12粉末、甲基丙烯酸、氯仿、多环芳烃、无水乙醇、偶氮二异丁氰均为市售分析纯产品；乙二醇二甲基丙烯酸酯为98%质量百分浓度的市售商品； 第二步，构建降解水中微量多环芳烃的装置 先用管道和阀门将顶部有射流器，中部有紫外灯的光催化反应器、内有高速搅拌机的回流水池，内用隔板分为混凝区、沉淀区的混凝沉淀池、膜分离器连接；膜分离器顶端设有将合格的出水排放的膜后压力表，合格水排放阀和合格水流量计；回流水池进口分两路，一路通过混凝沉淀池回流水控制阀、混凝沉淀池回流水流量计、混凝沉淀池回流泵与混凝沉淀池连接，另外一路通过膜分离器回流水控制阀、膜分离器回流水流量计、膜分离器回流泵与膜分离器连接，回流水池出口也分两路，一路通过回流泵、回流控制阀、回流水流量计、止回阀与光催化反应器连接，另一路经催化剂再生控制阀将催化剂再生出水送到催化剂再生系统进行再生； 第三步，选择性降解水中微量多环芳烃 含微量多环芳烃的进水通过进水阀及射流器进入光催化反应器中部，分子印迹修饰催化剂通过催化剂控制阀及催化剂计量泵定时、定量地经射流器进入光催化反应器，空气按射流器设计量进入光催化反应器，与从光催化反应器底部进入的回流水形成对流作用，通过回流泵、回流控制阀、回流水流量计、止回阀调节回流量，达到光催化反应器内分子印迹修饰催化剂处于悬浮状态，射流器吸入的空气在光催化反应器中形成细小的气泡，使反应器内水流剧烈紊动，促进催化剂界面的更新，并且使回流水中的分子印迹修饰催化剂与反应器内的分子印迹修饰催化剂完全混合，在紫外光照射下，分子印迹修饰催化剂在选择性吸附多环芳烃的同时被激发并产生具有极强氧化能力的羟基自由基(.0H)，直接将多环芳烃氧化降解为C02、H2O等简单无机物，光催化剂利用率、反应速率及多环芳烃去除效果大大提高；接着，去除了多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种选择性降解水中微量多环芳烃的方法，其特征是： 第一步，制备具有选择性降解水中微量多环芳烃的分子印迹修饰催化剂(C) 先量取TiO2粉末：甲基丙烯酸：氯仿＝50:1:1质量比，在室温下搅拌8h使它们混合均匀后静置24h，过滤，滤渣真空干燥，制得催化剂载体，滤液回收利用；然后，以多环芳烃为模板，以制得的催化剂载体为功能基材，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，无水乙醇为溶剂，偶氮二异丁氰为引发剂，量取多环芳烃:催化剂载体:无水乙醇:乙二醇二甲基丙烯酸酯:偶氮二异丁氰＝1:10:50:10:150质量比，接着，将多环芳烃和催化剂载体加入到无水乙醇中，室温下充分搅拌6h，再分别将乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁氰加入，在密封、温度为30～35℃以及搅拌条件下聚合反应15h，所得颗粒先用蒸馏水清洗3次，再用乙醇清洗3次，然后放入烘箱中在55℃下干燥1h，最后放入马弗炉中在400℃温度下煅烧3h，制得分子印迹修饰催化剂(C)； 上述TiO2粉末、甲基丙烯酸、氯仿、多环芳烃、无水乙醇、偶氮二异丁氰均为市售分析纯产品；乙二醇二甲基丙烯酸酯为98％质量百分浓度的市售商品； 第二步，构建降解水中微量多环芳烃的装置 先用管道和阀门将顶部有射流器(4)，中部有紫外灯(7)的光催化反应器(6)、内有高速搅拌机(32)的回流水池(33)，内用隔板(16)分为混凝区(15)、沉淀区(17)的混凝沉淀池(14)、膜分离器(21)连接；膜分离器(21)顶端设有将合格的出水(E)排放的膜后压力表(23)，合格水排放阀(24)和合格水流量计(25)；回流水池(33)进口分两路，一路通过混凝沉淀池回流水控制阀(29)、混凝沉淀池回流水流量计(30)、混凝沉淀池回流泵(31)与混凝沉淀池(14)连接，另外一路通过膜分离器回流水控制阀(26)、膜分离器回流水流量计(27)、膜分离器回流泵(28)与膜分离器(21)连接，回流水池(33)出口也分两路，一路通过回流泵(35)、回流控制阀(36)、回流水流量计(37)、止回阀(38)与光催化反应器(6)连接，另一路经催化剂再生控制阀(34)将催化剂再生出水(F)送到催化剂再生系统进行再生； 第三步，选择性降解水中微量多环芳烃 含微量多环芳烃的进水(A)通过进水阀(1)及射流器(4)进入光催化反应器(6)中部，分子印迹修饰催化剂(C)通过催化剂控制阀(2)及催化剂计量泵(3)定时、定量地经射流器(4)进入光催化反应器(6)，空气(B)按射流器(4)设计量进入光催化反应器(6)，与从光催化反应器(6)底部进入的回流水(G)形成对流作用，通过回流泵(35)、回流控制阀(36)、回流水流量计(37)、止回阀(38)调节回流量，达到光催化反应器(6)内分子印迹修饰催化剂(C)处于悬浮状态，射流器(4)吸入的空气在光催化反应器(6)中形成细小的气泡，使反应器内水流剧烈紊动，促进催化剂界面的更新，并且使回流水(G)中的分子印迹修饰催化剂(C)与反应器内的分子印迹修饰催化剂(C)完全混合，在紫外光照射下，分子印迹修饰催化剂(C)在选择性吸附多环芳烃的同时被激发并产生具有极强氧化能力的羟基自由基(·OH)，直接将多环芳烃氧化降解为CO2、H2O等简单无机物，光催化剂利用率、反应速率及多环芳烃去除效果大大提高；接着，去除了多环芳烃的光催化反应器出水(H)进入混凝沉淀池(14)，经搅拌器(13)与无机混凝剂(D)反应后由混凝区(15)底部流入沉淀区(17)，出水进入膜分离器(21)，经无机膜元件(22)膜过滤后进入清水室，由膜分离器顶部流出的去除了微量多环芳烃的出水(E)直接排放或回用； 最后，沉积在混凝沉淀池(14)底部的含分子印迹修饰催化剂的无机混凝剂絮体依次通过混凝沉淀池回流水控制阀(29)、混凝沉淀池回流水流量计(30)、混凝沉淀池回流泵(31)进入回流水池(33)；另外，滞留在膜分离器(21)内的含分子印迹修饰催化剂的回流水依次通过膜分离器回流水控制阀(26)、膜分离器回流水流量计(27)、膜分离器回流泵(28)也进入回流水池(33)；在回流水池(33)内的高速搅拌机(32)作用下，分子印迹修饰催化剂(C)被分散成为细小微粒，一部分经回流泵(35)、回流控制阀(36)、回流水流量计(37)、止回阀(38)进入光催化反应器(6)循环反应，另一部分经催化剂再生控制阀(34)作为催化剂再生出水(F)送到催化剂再生系统进行再生。...
【技术特征摘要】
1.一种选择性降解水中微量多环芳烃的方法，其特征是: 第一步，制备具有选择性降解水中微量多环芳烃的分子印迹修饰催化剂(C) 先量取T12粉末:甲基丙烯酸:氯仿=50:1:1质量比，在室温下搅拌8h使它们混合均匀后静置24h，过滤，滤渣真空干燥，制得催化剂载体，滤液回收利用；然后，以多环芳烃为模板，以制得的催化剂载体为功能基材，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，无水乙醇为溶齐U，偶氮二异丁氰为引发剂，量取多环芳烃:催化剂载体:无水乙醇:乙二醇二甲基丙烯酸酯:偶氮二异丁氰=1:10:50:10:150质量比，接着，将多环芳烃和催化剂载体加入到无水乙醇中，室温下充分搅拌6h，再分别将乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁氰加入，在密封、温度为30?35°C以及搅拌条件下聚合反应15h，所得颗粒先用蒸馏水清洗3次，再用乙醇清洗3次，然后放入烘箱中在55°C下干燥lh，最后放入马弗炉中在400°C温度下煅烧3h，制得分子印迹修饰催化剂(C)； 上述T12粉末、甲基丙烯酸、氯仿、多环芳烃、无水乙醇、偶氮二异丁氰均为市售分析纯产品；乙二醇二甲基丙烯酸酯为98%质量百分浓度的市售商品； 第二步，构建降解水中微量多环芳烃的装置 先用管道和阀门将顶部有射流器(4)，中部有紫外灯(7)的光催化反应器￠)、内有高速搅拌机(32)的回流水池(33)，内用隔板(16)分为混凝区(15)、沉淀区(17)的混凝沉淀池(14)、膜分离器(21)连接；膜分离器(21)顶端设有将合格的出水(E)排放的膜后压力表(23)，合格水排放阀(24)和合格水流量计(25);回流水池(33)进口分两路，一路通过混凝沉淀池回流水控制阀(29)、混凝沉淀池回流水流量计(30)、混凝沉淀池回流泵(31)与混凝沉淀池(14)连接，另外一路通过膜分离器回流水控制阀(26)、膜分离器回流水流量计(27)、膜分离器回流泵(28)与膜分离器(21)连接，回流水池(33)出口也分两路，一路通过回流泵(35)、回流控制阀(36)、回流水流量计(37)、止回阀(38)与光催化反应器(6)连接，另一路经催化剂再生控制阀(34)将催化剂再生出水(F)送到催化剂再生系统进行再生；第三步，选择性降解水中微量多环芳烃 含微量多环芳烃的进水(A)通过进水阀(I)及射流器(4)进入光催化反应器(6)中部，分子印迹修饰催化剂(C)通过催化剂控制阀(2)及催化剂计量泵(3)定时、定量地经射流器(4)进入光催化反应器(6)，空气(B)按射流器(4)设计量进入光催化反应器(6)，与从光催化反应器(6)底部进入的回流水(G...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁华，魏宏斌，陈良才，唐秀华，刘建环，邹平，
申请(专利权)人：同济大学，上海中耀环保实业启东有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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