一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，所述工艺是采用不锈钢超声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率４０ｋＨｚ、声能密度５０～１５０Ｗ／Ｌ、臭氧量１０～３０ｍｇ／Ｌ.ｈ、ｐＨ８．０～８．２、槽内水力停留时间６０～９０ｍｉｎ的工艺参数下，进行废水中氯苯酚的去除。本发明专利技术所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺有益效果主要体现在：通过对工艺参数的优化，达到能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚废水处理的目的，具有十分重大的市场开发前景。

Process for treating wastewater containing chlorine phenol by ultrasonic ozone

The present invention provides a process for treatment of wastewater containing chlorine phenol ultrasonic ozone, the process is the use of stainless steel ultrasonic reactor, ozone is fixed on the bottom surface of the microporous diffusers and reaction wastewater in acoustic contact through, the frequency of 40kHz, the energy density of 50 ~ 150W / L, the amount of ozone of 10 ~ 30mg / L.h, pH8.0 ~ 8.2, tank hydraulic retention time of 60 ~ 90min parameters, the removal of chlorine phenol in wastewater. The process of ultrasonic treatment of phenol wastewater containing chlorine ozone and the beneficial effect of the invention is mainly reflected in: through the optimization of process parameters, to achieve low power consumption, high removal efficiency, suitable for the purpose of chlorophenol wastewater treatment, has a great market prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺。
技术介绍
含氯有机物在化工、石化、农药等生产中广泛使用，并以气态、液态等形式排放至环境，产生“三致效应”。声、臭氧等高级氧化技术因具有良好的环境兼容性，被称为是一类“环境友好”技术(Environmental friendlytechnology)，为含氯有机物的污染控制提供了广阔的前景，相关的研究和应用已引起国内外同行的广泛关注，特别是联用氧化技术可以形成协同效应，代表了高级氧化技术在此领域的一个发展趋势。氯苯酚是一类对人体有毒害作用的污染物，广泛存在于多种工业废水之中，被列为重点控制污染物类。由于其本身苯环结构和氯代原子的存在而具有很强的毒性和抗降解能力，氯苯酚在天然界不易被氧化和水解，相反，易通过食物链在动植物体内富积，对人体及动物产生致癌、致突变和致畸效应。目前应用于含氯苯酚废水的处理主要有物理法、化学氧化法以及生物氧化法。其中物理法只适用于高浓度氯苯酚的回收；化学氧化法需要高温、高压(如湿式氧化)，添加药剂(如Fenton试剂等)，投资大，处理成本高；生物氧化法降解氯苯酚只适用于极低浓度，且用普通活性污泥法不能获得满意的处理效果。综合上述分析，这些工艺的主要缺点是需添加化学药品，设备要求高、操作烦琐、效率低及后处理复杂等。臭氧氧化技术因臭氧氧化性强、反应速度快、通常情况下无二次污染等优点，在饮用水消毒、工业废水处理等方面应用逐渐广泛。但臭氧在水处理中低扩散率及高运行费用使其在废水处理中的应用受到限制。与其他工艺联用提高臭氧的利用率(如超声氧化)，正成为一个热点(赵朝成，油气田环境保护，2001，11(3)26～29；石新军，2006，9(3)51～55)。众多研究表明，超声臭氧氧化技术存在明显的协同效应。超声空化效应下臭氧快速分解产生强氧化性自由基是超声强化臭氧氧化能力的主要原因(史惠祥，化工学报，2006，57(2)390～396)。徐献文等(2005，J.ZhejiangSCI 6B(6))报道了声波频率22kHz、声能密度625W/L、臭氧量41.9mg/L·h实验条件下，对对氯酚浓度46.22mg/L废水进行120min处理实验，对氯酚去除效率78.78％、CODCr去除效率97.028％。这充分说明采用超声臭氧技术能有效进行氯酚类废水处理，但采用的工艺条件经济性差、能耗高，难以适合实际废水多组分场合。
技术实现思路
本专利技术正是基于上述现状，从提高臭氧利用率、优化声波频率和声能密度角度，提供一种能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚废水处理的超声臭氧处理工艺。为达到专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺工艺，所述工艺工艺是采用不锈钢超声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率40kHz、声能密度50～150W/L、臭氧量10～30mg/L·h、pH8.0～8.2、槽内水力停留时间60～90min的工艺参数下，进行废水中氯苯酚的去除。本处理工艺的原理为在超声波作用下，臭氧被迅速分解，并释放出O·自由基O3→O2+O·O·+O3→2O2(副反应)臭氧热解产生的O·在空化泡内与水蒸气反应产生·OHO·+H2O→2·OH与此同时，水蒸气在空化泡内热解产生·OHH2O→·OH+·H上述产生的·OH在空化泡气液界而相互结合成H2O22·OH→H2O2形成的·OH基团和H2O2均具有强氧化性，尤其是·OH基团氧化电极电位高达2.80V，比O3(2.07V)高35％，氧化能力仅次于氟；另外，该基团具有高电负性(亲电性)，其电子亲和能为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点。H2O2氧化电极电位1.76V。因此，·OH基团和H2O2可以起到双协同作用，实现对污染物的深度氧化分解，进而达到处理目的。以二氯苯酚、三氯苯酚为例，彻底氧化分解反应为C6H4Cl2+28·OH+2e→6CO2+16H2O+2Cl-C6H3Cl3+27·OH+3e→6CO2+15H2O+3Cl-2C6H4Cl2+28H2O2+4e→12CO2+32H2O+4Cl-2C6H3Cl3+27H2O2+6e→12CO2+30H2O+6Cl-由上可知，在超声臭氧氧化体系中，臭氧均被迅速分解，且1mol O3可产生2mol·OH，而在单独臭氧氧化体系中，1mol O3只产生1mol·OH。因此，超声臭氧氧化体系存在协同效应主要是由臭氧在空化泡中热解产生更多的·OH引起的。所述氯苯酚为下列之一或其中两种或两种以上的混合物①邻氯苯酚，②对氯苯酚，③间氯苯酚，④2，4-二氯苯酚，⑤2，5-二氯苯酚，⑥2，4，5-三氯苯酚，⑦2，4，6-三氯苯酚，⑧五氯苯酚。优选的，所述氯苯酚为对氯苯酚，在废水中浓度为30～250mg/L。进一步，所述工艺参数为声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h，槽内水力停留时间60min。具体的，所述工艺如下处理对象为含对氯苯酚40～60mg/L的废水，采用不锈钢反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h、pH值8.0、槽内水力停留时间60min的工艺参数下，进行废水中对氯苯酚的去除。本专利技术所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺有益效果主要体现在通过对工艺参数的优化，达到能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚废水处理的目的，对氯酚去除效率非常高，达90％以上，具有十分重大的市场开发前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此实施例1实施方案含对氯苯酚50.02mg/L废水的超声臭氧氧化处理工艺，采用不锈钢反应槽，臭氧输入通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h、pH值8.0、槽内水力停留时间60min的工艺条件下，O3和水蒸气在空化泡中热解产生·OH，实现对2-氯苯酚污染物的深度氧化分解，从而达到对含对氯苯酚废水超声臭氧氧化处理的目的，废水处理结果见表1，与徐献文等(2005，J.Zhejiang SCI 6B(6))文献报道结果作比较。表1废水处理结果 监测方法氯苯酚采用国家环保总局编著的《水和废水监测分析方法》中规定的液相色谱分析检测方法。表1结果表明，在声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h的工艺条件下，槽内水力停留时间60min，本专利技术超声臭氧氧化处理工艺对氯苯酚的去除率达90.32％，高于徐献文等(2005)报道的实验结果(78.78％)。从工艺参数值比较发现，本专利技术采用的声能密度、处理时间和臭氧浓度小于文献报道值，仅声波频率高于文献报道(22kHz)，这说明声波频率起的作用比较关键。事实上，超声波在这里起到两个作用一是热解水产生·OH，二是强化臭氧热解产生·OH(1mol O3可产生2mol·OH)，而低声波频率难以起到这方面作用的，因此，适当提高声波频率是需要的。当声波频率提高至100kHz，实验发现，对氯苯酚的去除率仅提高4个百分点。因此，从实际效果及设备成本考虑，声波频率40kHz对氯苯酚废水的去除是合适的。实施例2其它条件同实施例1，废水含氯苯酚(邻氯苯酚、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，所述工艺是采用不锈钢超声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率４０ｋＨｚ、声能密度５０～１５０Ｗ／Ｌ、臭氧量１０～３０ｍｇ／Ｌ.ｈ、ｐＨ８．０～８．２、槽内水力停留时间６０～９０ｍｉｎ的工艺参数下，进行废水中氯苯酚的去除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建孟，王家德，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]