一种催化湿式氧化降解染料污染物的方法技术

本发明专利技术涉及一种催化湿式氧化处理染料废水的方法，其特征在于：首先用酸调节染料废水的ｐＨ值≤２．９，再加入催化剂，以氧气或空气为氧化剂，磁力搅拌，在高压反应釜中氧化降解染料污染物；反应温度为６０～２００℃，反应压力为０．１～３ＭＰａ，其中氧分压为０．１～１ＭＰａ，反应时间为０．５～８ｈ；所述催化剂由组分Ａ和组分Ｂ组成，组分Ａ为二价和／或三价可溶性铁盐，组分Ｂ为碱金属或碱土金属的可溶性盐。采用该方法处理染料废水脱色效果好，总有机碳去除率较高，可以适用于高浓度染料废水的处理；而且本发明专利技术还具有催化剂活性高，价格低廉，反应条件温和，处理成本低等优点，工业化应用前景大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料污染物的氧化去除方法，具体地说是一种催化湿式氧 化降解染料污染物的方法。
技术介绍
染料被广泛应用于纺织和摄影行业，全世界每年生产染料约70万吨,其 中约15%损失在生产和处理过程中(Bauer, C.; Jacques, P.; Kalt， A. J. Photochem.Photobiol.A. 2001， 140,87-92)。在我国，每年超过1.6xl09m3的 染料废水未得到正确处理便被排放到环境中(Ma， J.; Song， W.; Chen, C.; Ma, W.; Zhao, J.; Tang， Y. Environ. Sci. Technol. 2005， 39, 5810-5815)。染料废水 具有色度深、COD高、BOD低的特点(Velegraki, T.; Poulios， I.; Charalabaki, M.; Kalogerakis, N.; Smaras, P.; Mantzavinos, D. Appl. Catal. B: Environ. 2006, 62， 159-168)，再加上新型染料朝着抗氧化、抗光解、抗生物降解的方向发 展，因此染料废水已经成为环境修复的焦点(Weber, E. J.; Adams， R. L. Environ. Sci. Technol. 1995, 29， 1163-1170)。目前染料废水的处理方法很多，传统的主要有物理法、化学法和生物法。 其中生物法由于其成本低和环境友好，是最广泛采用的一种处理方法，但 是染料废水中含有大量难于生物降解甚至是生物毒性的化合物，因此直接 采用生物法处理效果不好(Mantzavinos， D.; Pasillakis， E. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2004， 79,431-454)。在这种情况下，发展一种去除这些化合物的 预处理方法以增加染料废水的可生物降解性是非常有必要的(Mantzavinos, D.; Sahibzada, M.; Livingston, A.G; Metcalfe I. S.; Hellgardt, K. Catal. Today 1999， 53, 93-106)。 20世纪80年代发展起来的高级氧化技术就是这样--种处 理难降解有机污染物的新技术，其主要特点是通过化学反应产生羟基自山 基，使有机污染物有效地降解甚至矿化成二氧化碳、水和无机离子；主要 包括臭氧氧化，Fenton，湿式氧化，光催化氧化，H202/UV， (VUV等方法。 在高级氧化法处理染料废水的方法中，Neamtu发展的催化氧化体系(Neamtu， M.; Zaharia， C.; Catrinescu, C.; Yediler， A.; Macoveanu， M.; Kettrup, A. J/ / /. Cato/. 5: Ewv/ra". 2004, 48， 287-294),用11202为氧化剂，Fe3+交换 的Y分子筛为催化剂，处理偶氮染料Procion Marine H-EXL， H-EXL的脱色率 〉96%， COD去除率为76。/。， TOC去除率为37。/。。目前存在的主要问题是所 用的氧化剂如^02和03价格昂贵，使处理成本相对较高。尽管半导体光催 化氧化是近年来被广泛关注的一种新型水处理技术(Chatterjee, D.; Dasgupta, S. 尸/wtoc/ze附.尸/2oto&o/. C.'尸/2otoc/^附.Aev. 2005, 6, 186-205)，但它们量 子效率不高，仅适用于低浓度废水的处理(通常<100 mg/L)，离工业化应 用还具有一定的距离。催化湿式氧化法特别适合于处理中等浓度染料废水(Bhargava, S.K.; Tardio, J.; Prasad, J.; F6ger, K.; Akolekar, D. B.; Grocott,S.C./"t/.CT^w. 2006,45, 1221-1258， and references therein )，虽然-与湿式氧化法相比，温度大大降低，但一般高于15(TC(S.-C， Kim, B.-Y. Jeong, D,K. Lee， 7b— cato/. 2005， 33, 149-154)。使用的催化剂中，贵金属系列 和Cu系列催化剂的催化活性最高，但前者成本太高，后者存在严重的流失 问题，对环境造成严重污染。这些问题的存在导致湿式氧化处理染料废水 的工业化应用少。
技术实现思路
为了克服上述氧化体系存在的主要问题，本专利技术的目的在于提供一种 催化活性高，处理效果好，反应条件温和，处理成本低，工业化应用前景 大的催化氧化降解染料废水的方法。为实现上述目的，本专利技术釆用的技术方案为一种催化湿式氧化处理染料废水的方法，首先用酸调节染料废水的pH值《2.9，再将染料废水装入带有内衬的不锈钢反应釜中，再加入催化剂， 然后充入空气或氧气，以氧气或空气为氧化剂，磁力搅拌，在高压反应釜 中氧化降解染料污染物； 一反应温度为60 200°C，反应压力为0.1 3MPa,其中氧分压为0.1 lMPa，反应时间为0.5 8h;所述催化剂由组分A和组分B组成，组分A为二价和/或三价可溶性 铁盐，组分B为碱金属或碱土金属的可溶性盐。所述三价铁盐为三氯化铁、硝酸铁和/或硫酸铁；二价铁盐为氯化亚铁 和/或硫酸亚铁；催化剂含有的碱金属或碱土金属的可溶性盐，这些可溶性 盐以N(V， N(V， S042—， so32—、 C1—或C1CV为活性阴离子组分；催化剂中 组分A和组分B物质的量之比为0.01 1;催化剂与染料废水中的染料的物 质的量之比为0.01 1;反应温度最好为130 150°C，其中氧分压最好为 0.4 0.6MPa;反应时间最好为2 4h;染料废水的pH值用酸调节到KpH 值《2.9，最好为2《pH值《2.8。 本专利技术具有如下优点1. 催化剂活性高，反应条件温和。本专利技术是在带有内衬的不锈钢反应 釜中，加入二价和/或三价可溶性铁盐与非过渡金属的盐溶液组成的催化 剂，以氧气或空气为氧化剂，可将染料氧化降解为二氧化碳，水及一些无 毒的小分子羧酸。该法处理染料废水可以达到100%的脱色率，68%的总有 机碳去除率，硫的矿化率可达到92%。2. 处理成本低，工业化前景大。由于本专利技术所用的氧化剂和催化剂便 宜易得，价格低廉，处理过程简便，因此本专利技术所述的催化氧化法具冇很 大的可工业化应用前景。3. 环境友好。本专利技术所述的反应体系简单，方便实用，催化剂反应活 性高，对污染物的去除彻底。催化剂在所用的浓度范围内对环境不会造成 二次污染。4.适用范围/'—。采用该方法处理染料废水脱色效果好，总有机碳去除 率较高，可以适用于高浓度染料废水的处理。常见的需被处理的有机污染 物结构式举例如下酸性蓝140酸性蓝182<formula>formula see original document page 7</formula> <table>table see original document page 8</column>&l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化湿式氧化处理染料废水的方法，其特征在于：首先用酸调节染料废水的ｐＨ值≤２．９，再加入催化剂，以氧气或空气为氧化剂，磁力搅拌，在高压反应釜中氧化降解染料污染物；反应温度为６０～２００℃，反应压力为０．１～３ＭＰａ，其中氧分压为 ０．１～１ＭＰａ，反应时间为０．５～８ｈ；所述催化剂由组分Ａ和组分Ｂ组成，组分Ａ为二价和／或三价可溶性铁盐，组分Ｂ为碱金属或碱土金属的可溶性盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鑫淼，彭艳蓉，刘仁华，徐青，薛兴亚，章飞芳，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]