一种利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法技术

本发明专利技术公开了一种利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法，包括如下步骤：向装有待处理水的臭氧反应器中加入氧化石墨烯，利用臭氧对加入了氧化石墨烯的待处理水进行曝气，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。所述待处理水可以为含草酸、避蚊胺等污染物的水。本发明专利技术利用臭氧与氧化石墨烯在反应过程中产生的具有强氧化能力的羟基自由基降解污染物，与活性炭和碳纳米管相比，具有催化能力强，氧化速率快等优点。且氧化石墨烯比表面积相对较大，原料易得，具有丰富含氧基团，水中分散效果良好，良好的化学可修饰性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法
本专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种利用臭氧进行水处理的方法。
技术介绍
臭氧作为一种绿色，强氧化剂已经被广泛的应用到水处理过程中。但是由于臭氧具有选择性氧化的特性，以及与污染物的反应速率较低，在水处理领域中受到了限制。高级氧化技术是利用羟基自由基非选择性的强氧化能力降解有机物。目前高级氧化技术包括臭氧氧化、光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。臭氧在水中可以利用臭氧分子直接氧化有机物，也可以利用臭氧分解产生的羟基自由基间接氧化有机物，这两种反应在水溶液体系中同时存在。因此，基于臭氧的高级氧化工艺受到青睐。臭氧催化氧化包括均相和多相催化氧化，其中多相催化氧化使用的催化剂一般为金属氧化物(Fe2O3，Al2O3，MnO2，TiO2，CeO2，ZrO2等)及其复合物(ZrO2/Al2O3，CeO2/TiO2，Pt/Al2O3等)，矿物质(蜂窝陶瓷，沸石，钙钛矿等)，碳材料(活性炭，碳纳米管)。碳材料作为吸附剂的同时可以催化臭氧分解产生羟基自由基，使得其在臭氧催化氧化中显示出优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于现有的碳材料催化臭氧氧化，提供一种利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法。本专利技术的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法是按照如下技术方案实现的：一种利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，包括如下步骤：向装有待处理水的臭氧反应器中加入氧化石墨烯；利用臭氧对加入了氧化石墨烯的待处理水进行曝气；其中，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间为10～120min；其中，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。进一步地：根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述氧化石墨烯的质量浓度为20～200mg/L。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述氧化石墨烯的质量浓度为20mg/L。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述臭氧的进气浓度为5～60mg/L，气体流量为0.3～1.0NL/min。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述臭氧的进气浓度为5mg/L或10mg/L，气体流量为0.4NL/min。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述氧化石墨烯的质量浓度为20～200mg/L，所述臭氧的进气浓度为5～60mg/L，气体流量为0.3～1.0NL/min。在一些实施例中，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述氧化石墨烯的投加方式为以固体氧化石墨烯的形式直接投加或者以氧化石墨烯溶液的形式投加。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间优选为60～120min。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述待处理水可以为含有草酸的污染水。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述待处理水可以为为含有避蚊胺的污染水。本专利技术的有益效果：本专利技术的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法利用臭氧与氧化石墨烯在反应过程中产生的具有强氧化能力的羟基自由基降解污染物，与活性炭和碳纳米管相比，具有催化能力强，氧化速率快等优点。与现有技术相比，本专利技术的水处理方法的去污能力大大地提升。本专利技术的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法中，利用氧化石墨烯这种新兴的碳材料作为水处理过程中的催化剂，具有以下优点：(1)与活性炭和碳纳米管相比，比表面积相对较大；(2)与碳纳米管相比，价格低廉，原料易得；(3)具有丰富含氧基团，水中分散效果良好；(4)良好的化学可修饰性。【附图说明】图1是本专利技术的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法实例与对比例中草酸在不同条件下的去除率柱状图；图2是本专利技术的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法实例与对比例中避蚊胺在不同条件下的去除率柱状图。【具体实施方式】以下对专利技术的实施例作进一步详细说明。根据本专利技术的实施例，一种利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，包括如下步骤：向装有待处理水的臭氧反应器中加入氧化石墨烯；利用臭氧对加入了氧化石墨烯的待处理水进行曝气；其中，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间为10～120min；其中，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。在优选的实施例中，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，其中所述氧化石墨烯的质量浓度为20～200mg/L。在一种较佳实施例中，所述氧化石墨烯的质量浓度为20mg/L。在优选的实施例中，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间优选为60～120min。在优选的实施例中，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，其中所述臭氧的进气浓度为5～60mg/L，气体流量为0.3～1.0NL/min。在一种较佳实施例中，所述臭氧的进气浓度为5mg/L或10mg/L，气体流量为0.4NL/min。根据一种优选实施例，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，其中所述氧化石墨烯的质量浓度为20～200mg/L，所述臭氧的进气浓度为5～60mg/L，气体流量为0.3～1.0NL/min。在一些实施例中，根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述氧化石墨烯的投加方式为以固体氧化石墨烯的形式直接投加或者以氧化石墨烯溶液的形式投加。根据所述的利用氧化石墨烯(GO)催化臭氧的水处理方法，所述待处理水可以为含有草酸、避蚊胺等污染物的污染水。以下通过具体的实例与对比例(仅为对比，并非现有技术)详细说明本专利技术的优点。实例一：氧化石墨烯(GO)与臭氧联用向装有经磷酸盐调节过pH的1mmol/L的草酸水溶液的臭氧反应器中加入氧化石墨烯，使氧化石墨烯的质量浓度为20mg/L，通入浓度为10mg/L，流量为0.4NL/min的臭氧，利用臭氧对加入了氧化石墨烯的草酸水溶液进行曝气，每隔20min进行取样，用0.22μm的针头过滤器过滤除去氧化石墨烯，测定草酸的浓度。其中，控制草酸水溶液在臭氧反应器中的停留时间为60min，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。然后绘制去除率图，如图1中的柱状图GO+O3所示。本实例一中，所述氧化石墨烯的投加方式可以以固体氧化石墨烯的形式直接投加或者以氧化石墨烯溶液的形式投加。所述磷酸盐的投加方式可以以固体磷酸盐的形式直接投加或者以磷酸盐缓冲溶液的形式投加。所述草酸的投加方式可以以草酸固体的形式直接投加或者以草酸溶液的形式投加。磷酸盐在反应体系中形成摩尔浓度为10mmol/LpH＝7的磷酸缓冲溶液。对比例一：氧化石墨烯(GO)的吸附向装有经磷酸盐调节过pH的1mmol/L的草酸水溶液的臭氧反应器中加入氧化石墨烯，使氧化石墨烯的质量浓度为20mg/L，通入流量为0.4NL/min的氧气，利用氧气对加入了氧化石墨烯的草酸水溶液进行曝气，每隔20min进行取样，用0.22μm的针头过滤器过滤除去氧化石墨烯，测定草酸的浓度。其中，控制草酸水溶液在臭氧反应器中的停留时间为60min，水处理过程中保持搅拌和通氧气的状态。然后绘制去除率图，如图1中的柱状图GO吸附所示。本对比例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：向装有待处理水的臭氧反应器中加入氧化石墨烯，利用臭氧对加入了氧化石墨烯的待处理水进行曝气，其中，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间为10～120min，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。

【技术特征摘要】
1.一种利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：向装有待处理水的臭氧反应器中加入氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的质量浓度为20～200mg/L，利用臭氧对加入了氧化石墨烯的待处理水进行曝气，所述臭氧的进气浓度为5～60mg/L，气体流量为0.3～1.0NL/min，其中，控制待处理水在臭氧反应器中的停留时间为10～120min，水处理过程中保持搅拌和通臭氧的状态。2.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的质量浓度为20mg/L。3.根据权利要求1或2所述的利用氧化石墨烯催化臭氧的水处理方法，其特征在于，所述臭氧的进气...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴乾元，刘嘉南，胡洪营，李昂，蔡亦忠，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44