一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，包括：将CaO/AC固体催化剂投加到含有乙酸的废水中，通入臭氧进行催化氧化；所述的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分。本发明专利技术中的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分，臭氧的末端氧原子与CaO/AC固体催化剂表面的羟基及路易斯碱中心成键，生成的活性氧可有效氧化降解废水中的乙酸。

【技术实现步骤摘要】
一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用
本专利技术涉及废水处理领域，尤其涉及一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用。
技术介绍
近年来，工业化快速发展带来的工业废水污染问题日趋严重。针对如何处理废水的难题，目前已有生化处理，生物处理等方法。然而工业废水具有成分复杂、高稳定性、难被生化降解且有毒有害的特点，传统的水处理方法难于治理。随着臭氧氧化技术在水处理过程中不断的应用，我们逐步认识到臭氧氧化技术具有高效且无二次污染的优点，臭氧处理难降解有机物时，能使多环芳烃、杂环化合物和有机合成高分子化合物中的环状物部分开环或长链分子部分断裂，使大分子物质变成小分子物质，生成了易于降解的物质(如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸类有机小分子)，从而提高了废水的可生化性。但臭氧氧化活性有很高的选择性，也使得臭氧在水处理过程中的应用受到了一定的局限性，其很难彻底去除水中的TOC(总有机碳)和COD(化学需氧量)。近年来，臭氧类高级氧化技术(ozone-basedadvancedoxidationprocess，以下记为AOP-O3)的快速发展，尤其是非均相催化臭氧化作为一种有应用前景的除污技术，越来越被人们所重视。非均相催化臭氧化相比较O3/UV、O3/H2O2以及均相催化臭氧化等技术而言，其处理工艺不需要高能量的输入，对水质特性依赖性较低，反应条件温和，氧化降解有机物的效率更高。乙酸是臭氧氧化降解有机物的主要产物，乙酸的氧化反应活性极低，其与臭氧几乎无反应活性[k＜3×10-5L/(mol·s)]，多数AOP-O3对其无法有效去除，是大多数化学氧化法的最终产物，其氧化去除情况直接影响水体的矿化程度。乙酸虽然是一种可生化降解的物质，但事实上，高浓度的乙酸对活性污泥有一定的毒害作用，在实际的好氧过程中是无法处理的。因此，研究催化臭氧化降解水中乙酸具有极其重要的意义，其对化学氧化+生物氧化处理工艺的推广应用具有重要的意义。金属及其氧化物作为催化臭氧化分解的催化剂也是目前研究的热点，其催化效率因为催化剂本身的性能不同而有很大的差别。已公开的文献中，关于非均相催化臭氧化中催化剂的研究大多以路易斯酸性位催化剂催化臭氧氧化为主，如过渡金属氧化物CuO、MnO2、TiO2、Fe2O3等，对以路易斯碱性位催化剂CaO催化臭氧化还未有报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，该CaO/AC固体催化剂能高效催化臭氧氧化废水中的乙酸。一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，包括：将CaO/AC固体催化剂投加到含有乙酸的废水中，通入臭氧进行催化氧化；所述的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分。上述AC为活性炭(ActivatedCarbon)的简称。AC是由微小结晶和非结晶部分混合组成的碳素物质，活性炭表面含有大量的酸性或碱性基团，这些酸性或碱性基团的存在，特别是羟基、酚羟基的存在，使活性炭不仅具有吸附能力，而且还具有催化能力；CaO是路易斯碱性位催化剂，其表面存在大量的路易斯碱中心。本专利技术中的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分，臭氧的末端氧原子与CaO/AC固体催化剂表面的羟基及路易斯碱中心成键，生成的活性氧可有效氧化降解废水中的乙酸。催化氧化结束后，过滤回收CaO/AC固体催化剂并循环利用。作为优选，所述的CaO/AC固体催化剂的制备方法为：将AC加入到可溶性钙盐溶液中，振荡浸渍，将浸渍物下真空干燥后，在氮气氛围下550℃～600℃煅烧，即得。上述方法制备的CaO/AC固体催化剂，其比表面积和总孔体积均远远大于载体AC本身的比表面积和总孔体积，使CaO/AC固体催化剂对臭氧的催化活性远远大于单独的AC或CaO。本专利技术的CaO/AC固体催化剂中，载体AC和活性组分CaO之间协同催化臭氧氧化乙酸，大大提高臭氧对乙酸的降解效率。作为优选，所述的可溶性钙盐溶液为硝酸钙溶液，所述硝酸钙溶液中硝酸钙的质量分数为15～20％。作为优选，所述的硝酸钙溶液与活性炭的体积质量比为1～5mL：1g；进一步优选的，所述的硝酸钙溶液与活性炭的体积质量比为2～3mL：1g。合适的浸渍液浓度以及浸渍液与载体之间的比例对最后制备得到的固体催化剂的催化活性均有影响，浸渍液浓度过大或过小均会降低浸渍速率，浸渍液的过少是，不能再活性炭表面充分浸渍，影响最后制备的固体催化剂的形貌，进而影响其催化效果。作为优选，所述含有乙酸的废水的pH值为3.0～9.0；进一步优选的，所述含有乙酸的废水的pH值为5.0～9.0；最优选的，所述含有乙酸的废水的pH值为7.0～9.0。作为优选，以含有乙酸的废水的体积为基准，所述的CaO/AC固体催化剂的投加量为1～10g/L；进一步优选的，所述的CaO/AC固体催化剂的投加量为3～10g/L；最优选的，所述的CaO/AC固体催化剂的投加量为6～10g/L。作为优选，以含有乙酸的废水的体积为基准，臭氧投加量为27～75mg/L；进一步优选的，臭氧投加量为42～75mg/L；最优选的，臭氧投加量为55～75mg/L。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的CaO/AC固体催化剂对臭氧氧化乙酸的催化活性高，能有效去除废水中的乙酸，可应用于臭氧类高级氧化技术处理后废水的深度矿化，有利于进行后续的生物处理。另外，本专利技术的CaO/AC固体催化剂的使用条件温和，催化剂用量低，稳定性好，可重复使用。附图说明图1为CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化降解废水中乙酸的工艺装置图；图2为实施例1制备的CaO/AC固体催化剂的X射线衍射图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。实施例1CaO/AC固体催化剂的制备将4g活性炭加入10mL质量分数为15％的硝酸钙溶液中，振荡浸渍2h，将浸渍物在110℃真空干燥后置于管式炉中，在氮气氛围下，在550℃煅烧4h，即得CaO/AC固体催化剂。制备的CaO/AC固体催化剂的X射线衍射图如图2所示，由图2中可以看出，AC载体上负载有CaO。实施例2CaO/AC固体催化剂的制备将4g活性炭加入10mL质量分数为20％的硝酸钙溶液中，振荡浸渍2h，将浸渍物在110℃真空干燥后置于管式炉中，在氮气氛围下，在600℃煅烧4h，即得CaO/AC固体催化剂。以下实施例中，将实施例1制备的CaO/AC固体催化剂用于催化臭氧氧化降解乙酸模拟废水，乙酸模拟废水中乙酸浓度为200mg/L，每次处理的乙酸模拟废水体积为500mL。所使用的反应装置如图1所示。乙酸模拟废水的pH使用NaOH溶液和HNO3溶液进行调节。以通入含臭氧空气的方式向乙酸模拟废水中连续通入臭氧。乙酸模拟废水中乙酸浓度的检测方法为：采用高效液相色谱UltiMate3000(ThermoFisherDionexUltimate3000，USA)检测废水中乙酸根离子的浓度，分离柱型号：C18柱(250×4.6mm，particlesize5mm)，淋洗液为0.0134mol的磷酸盐缓冲液(pH＝3)的混合物和甲醇(950∶50，V：V)，流速为1.20m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，其特征在于，包括：将CaO/AC固体催化剂投加到含有乙酸的废水中，通入臭氧进行催化氧化；所述的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分。

【技术特征摘要】
1.一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，其特征在于，包括：将CaO/AC固体催化剂投加到含有乙酸的废水中，通入臭氧进行催化氧化；所述的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分。2.根据权利要求1所述的CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，其特征在于，所述的CaO/AC固体催化剂的制备方法为：将AC加入到可溶性钙盐溶液中，振荡浸渍，将浸渍物下真空干燥后，在氮气氛围下550℃～600℃煅烧，即得。3.根据权利要求2所述的CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，其特征在于，所述的可溶性钙盐溶液为硝酸钙溶液，所述硝酸钙溶液中硝酸钙的质量分数为15～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：童少平，杨彬，洪夏萍，项丰云，朱显跃，
申请(专利权)人：杭州诚洁环保有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33