一种有机废水的资源化处理方法及其资源化产物和应用技术

本发明专利技术涉及一种有机废水的资源化处理方法及其资源化产物和应用，将仿生催化剂加入含有酚和/或胺的有机废水中，经仿生催化反应获得含有腐殖酸的资源化产物；所述仿生催化剂包括过渡金属氧化物、氧化还原酶或金属络合物中的任意一种或至少两种的组合。该方法所得含有腐殖酸的资源化产物一方面可以通过沉淀分离得到腐殖酸，用作土壤肥料，通过优化工艺条件，腐殖酸的纯度可达70％以上，另一方面可以经过纯化分离后得到不同分子量的碳量子点，直接用于电化学传感器、超级电容器、发光材料等领域，应用前景广阔。该方法实现了有机废水处理领域经济效益和环境友好的双赢，为有机废水处理与资源转化提供了值得借鉴的方法。

A resource treatment method for organic wastewater and its resource products and Application

The invention relates to a method for treating organic wastewater and its resourceful products and applications. Biomimetic catalysts are added to organic wastewater containing phenols and/or amines, and the resourceful products containing humic acid are obtained by biomimetic catalytic reaction. The biomimetic catalysts include transition metal oxides, oxidoreductases or metal complexes. Any combination or at least two combinations of things. The resourceful products containing humic acid can be separated by precipitation and used as soil fertilizer. By optimizing the process conditions, the purity of humic acid can reach more than 70%. On the other hand, carbon quantum dots with different molecular weight can be obtained after purification and separation, which can be directly used in electrochemical sensors and super-sensors. Capacitors and luminescent materials have wide application prospects. This method realizes the win-win of economic benefit and environmental friendliness in the field of organic wastewater treatment, and provides a valuable method for the treatment of organic wastewater and the transformation of resources.

【技术实现步骤摘要】
一种有机废水的资源化处理方法及其资源化产物和应用
本专利技术涉及废水资源化
，尤其涉及一种有机废水的资源化处理方法及其资源化产物和应用。
技术介绍
含酚胺废水是环境中水污染的重要来源之一。例如，焦化废水是典型的含酚胺废水，即煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。含酚胺废水往往组成复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。现有工业废水处理技术主要以常规污染物达标排放为目标，对二次资源循环利用关注不足。随着我国工业化快速推进，如何在污染消减的同时有效回收工业废水中二次资源已成为废水处理领域的重要方向与发展趋势。在自然界，腐殖化过程是天然水体中有机污染物自然净化与碳元素资源循环的重要途径。文献Environ.Sci.Technol.39(2005):6029-6036研究了双酚A在辣根过氧化酶的催化作用发生偶联反应的机理。Environ.Sci.Technol.28(1994):210-215提出3,4-二氯苯胺和阿魏酸在漆酶的催化作用下发生偶联反应生成腐殖质，但产物多是双分子偶联反应，且必须有阿魏酸的参与，阿魏酸提供偶联反应的活性基团和腐殖酸中的羧基甲氧基。然而，废水中通常不含有阿魏酸，天然的腐殖化过程很复杂，需要酚类和/或胺类物质之间发生多分子偶联反应并生成合适的氧化基团才能实现资源化。以上研究均是阐述水中污染物在酶催化条件下可能发生的反应机理，水中酚胺类污染物发生天然的腐殖化的反应过程属于酶催化的自发反应，虽然酶的选择性很高，但酶受外界影响较大，例如污染物浓度、pH、温度、压力等，各种影响因素均会大大降低酶催化聚合或偶联的反应效率。因此，如果通过天然腐殖化过程将酚胺废水资源化，必须对仿生催化过程进行强化。但目前尚未有通过人工强化天然腐殖化过程将废水资源化的研究与报道。目前未有通过强化天然腐殖化过程将废水资源化的研究与报道。随着碳材料的发展，碳量子点作为一种纳米尺度、具有光致发光特性的新型碳纳米材料逐渐受到关注，与传统的半导体量子点相比，具有毒性小、生物相容性好、成本低等优点，因此在生物传感器、医学成像和发光二极管等众多领域具有很广泛的应用前景。专利CN105694879A报导了一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收的方法，采用微波法制备碳量子点同时利用钛盐作为混凝剂回收量子点，此专利为有机废水的资源化提供了一个新思路，但此专利只是从碳量子点制备和回收的角度，避免了纳米粒子的污染问题，但采用微波法处理废水，在实际应用方面存在一定难度。然而，迄今为止，国内外尚未有利用自然界的腐殖化过程，将工业废水从仿生资源化的角度进行处理的报导。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种仿生资源化处理有机废水的方法，将仿生催化剂加入含有酚和/或胺的有机废水中，经仿生催化反应获得含有腐殖酸的资源化产物；所述仿生催化剂包括过渡金属氧化物、氧化还原酶或金属络合物中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型单非限制性的组合为：过渡金属氧化物和氧化还原酶的组合；过渡金属氧化物和金属络合物的组合；氧化还原酶和金属络合物的组合。该方法针对含酚胺废水，模拟自然界的腐殖化过程，通过加入仿生催化剂，在一定温度下催化聚合废水中酚胺类等污染物，通过自由基聚合、交叉偶联、氧化还原等一系列反应，酚胺等小分子有机污染物聚合形成含有高分子量的腐殖酸的资源化产物。腐殖酸类产物可作为土壤肥料，纯化分离后还能得到不同分子量的碳量子点，可直接利用在电化学传感器、超级电容器、发光材料等领域，应用前景广阔。该方法在污染物无害化的同时实现有机碳资源的高效转化，为有机废水处理与资源转化提供了新的方法。腐殖酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等氧化性官能团。本专利技术处理的废水来源广，可能还有多种不同结构的酚胺类物质，具有复杂的组成，处理过程是一种仿生过程，获得的资源化产物中的腐殖酸类似于自然界中生物腐殖化产生的腐殖酸，其为混合物。本专利技术所述有机废水中含有酚类及其衍生物和/或芳香胺类及其衍生物，例如，可以是酚类及其衍生物，可以是芳香胺类及其衍生物，也可以是同时含有酚类及其衍生物和芳香胺类及其衍生物。优选地，所述酚类及其衍生物包括一元酚及其衍生物、多元酚及其衍生物、萘酚及其衍生物或蒽酚及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合；其中，典型但非限制性的组合为：一元酚及其衍生物和多元酚及其衍生物的组合；萘酚及其衍生物和蒽酚及其衍生物的组合；一元酚及其衍生物和蒽酚及其衍生物的组合。优选地，所述芳香胺类及其衍生物包括一元胺及其衍生物、多元胺及其衍生物或联苯氨及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合；其中，典型但非限制性的组合为：一元胺及其衍生物和多元胺及其衍生物的组合；一元胺及其衍生物和联苯氨及其衍生物的组合；多元胺及其衍生物和多元胺及其衍生物的组合。本专利技术所述有机废水中优选还含有脂肪胺、醇胺、酰胺或脂环胺中的任意一种或至少两种的组合；其中，典型但非限制性的组合为：脂肪胺和醇胺的组合；酰胺和脂环胺的组合；脂肪胺和和脂环胺的组合。所述“还含有”是指。作为适于本专利技术的处理对象，有机废水在含有酚类及其衍生物和/或芳香胺类及其衍生物的前提下，可选地含有脂肪胺、醇胺、酰胺或脂环胺中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术所述有机废水中酚类及其衍生物的总含量优选为10mg/L～1000g/L，例如10mg/L、20mg/L、30mg/L、50mg/L、80mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L、800mg/L、1g/L、5g/L、10g/L、30g/L、80g/L、100g/L、200g/L、500g/L、800g/L或1000g/L等，进一步优选为500mg/L～100g/L；优选地，所述有机废水中胺类及其衍生物的总含量为10mg/L～100g/L，例如10mg/L、20mg/L、30mg/L、50mg/L、80mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L、800mg/L、1g/L、2g/L、5g/L、8g/L、10g/L、30g/L、50g/L、80g/L或100g/L等，优选50mg/L～10g/L。本专利技术所述过渡金属氧化物包括铬、锰、铁、钴、镍或铜的氧化物中的任意一种或至少两种的组合；其中，典型但非限制性的组合为：铬氧化物和锰氧化物的组合；铁氧化物和锰氧化物的组合；钴氧化物、镍氧化物和铜氧化物的组合。优选地，所述氧化还原酶包括辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、多酚氧化酶、血红蛋白、细胞色素C或漆酶中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的组合；血红蛋白和细胞色素C的组合；辣根过氧化物酶和漆酶的组合；辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、细胞色素C和漆酶的组合；优选辣根过氧化物酶和/或漆酶。优选地，所述氧化还原酶包括游离氧化还原酶和/或固定化氧化还原酶。固定化氧化还原酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的氧化还原酶。通常酶催化氧化还原反应都是在水溶液中进行的，而固定化氧化还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机废水的资源化处理方法，其特征在于，将仿生催化剂加入含有酚和/或胺的有机废水中，经仿生催化反应获得含有腐殖酸的资源化产物；所述仿生催化剂包括过渡金属氧化物、氧化还原酶或金属络合物中的任意一种或至少两种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种有机废水的资源化处理方法，其特征在于，将仿生催化剂加入含有酚和/或胺的有机废水中，经仿生催化反应获得含有腐殖酸的资源化产物；所述仿生催化剂包括过渡金属氧化物、氧化还原酶或金属络合物中的任意一种或至少两种的组合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机废水中含有酚类及其衍生物和/或芳香胺类及其衍生物；优选地，所述酚类及其衍生物包括一元酚及其衍生物、多元酚及其衍生物、萘酚及其衍生物或蒽酚及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述芳香胺类及其衍生物包括一元胺及其衍生物、多元胺及其衍生物或联苯氨及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机废水中还含有脂肪胺、醇胺、酰胺或脂环胺中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求2或3任一项所述的方法，其特征在于，所述有机废水中酚类及其衍生物的总含量为10mg/L～1000g/L，优选500mg/L～100g/L；优选地，所述有机废水中胺类及其衍生物的总含量为0mg/L～100g/L，优选50mg/L～10g/L。5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括铬、锰、铁、钴、镍或铜的氧化物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化还原酶包括辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、多酚氧化酶、血红蛋白、细胞色素C或漆酶中的任意一种或至少两种的组合，优选辣根过氧化物酶和/或漆酶；优选地，所述氧化还原酶包括游离氧化还原酶和/或固定化氧化还原酶；优选地，所述金属络合物为过渡金属的络合物，包括金属卟啉配合物、金属酞菁配合物、希夫碱金属配合物或大...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵赫，曹宏斌，张笛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11