一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，公开了一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，通过强化产生羟基自由基(

【技术实现步骤摘要】
一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法


[0001]本专利技术属于饮用水处理
，主要涉及一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，高效氧化去除水中有机污染物，同时可以控制消毒副产物溴酸盐的生成。

技术介绍

[0002]随着我国工农业的飞速发展，含有有机污染物的污废水排放量也逐年增加。这些污染物种类繁多，主要来源于农药、印染、化工等行业，由于有毒的的小分子有机物难以降解，会在生物体内积蓄，具有强烈的致癌、致畸、致突变作用，对生态环境和人体健康造成了极大的威胁。因此，如何处理有机污废水受到了人们格外关注。
[0003]高级氧化技术是指通过产生具有高活性物质
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OH来氧化降解有机污染物的水处理技术，则不断提高
·
OH的生成率和利用率是高级氧化的重点研究方向。臭氧催化氧化是高级氧化的一种，其将臭氧的强氧化能力与催化剂的吸附性、氧化性结合起来，提高了臭氧的分解和
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OH的生成速率，可以在较短时间内将有机物降解、矿化为无毒的H2O和CO2。
[0004]近几年，基于硫酸根自由基(SO4·
‑
)的高级氧化技术受到了研究者的广泛关注，由于其在碱性条件下具有比
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OH更高的氧化还原电位，且也芳香族酸的反应矿化度更高。研究表明，通过UV、热活化PMS和PDS产生的SO4·
‑
对有机物的降解效能可以大大提高。
[0005]臭氧高级氧化技术虽然具有氧化效率高、反应速率快及无二次污染的优点，但仍然存在一定的局限性，如在使用臭氧杀菌时，水体中的溴离子易被臭氧氧化生成溴酸盐，一种国际认证的2B级潜在致癌物。大量研究表明，非金属碳基催化剂对于溴酸盐的去除具有良好的作用，一部分溴酸盐通过物理吸附作用去除，较大部分溴酸盐被碳基催化剂表面的某些化学官能团反应还原为溴离子，由此碳基催化剂可大大抑制溴酸盐生成。
[0006]鉴于此，对现有的臭氧高级氧化处理污水方法进行改进，使其既能高效去除水中有机污染物成分，同时又可以控制消毒副产物溴酸盐的生成是我们需要重点研究的方向。本专利技术就是在此技术问题的基础上所提出的一种高级氧化方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术是要解决目前高级氧化技术存在难以高效去除水源水中的微污染有机物及会产生消毒副产物溴酸盐的问题，提出一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法。
[0008]本专利技术一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，按照以下步骤进行：
[0009](1)向加入一定剂量PMS的待处理水中连续通入臭氧；
[0010](2)水流入碳基催化剂的反应器，水流速度为1～20m
·
h
‑1，在反应器中的停留时间为5～240min。
[0011](3)尾气经处理后排出，水从反应器中流出后进入生物滤池过滤。
[0012]本专利技术步骤(1)碳基催化剂包括有四类：催化剂A
‑
活性炭，催化剂B
‑
碳纳米管，催化剂C
‑
石墨烯，催化剂D
‑
在前三种催化剂载体上负载金属氧化物。
[0013]催化剂A可选粉状活性炭和颗粒状活性炭。
[0014]催化剂B可选单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
[0015]催化剂C可选氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)。
[0016]催化剂D负载型金属氧化物催化剂，其中金属氧化物为钴基氧化物、铜基氧化物、铁基氧化物、锰基氧化物。所述的负载金属氧化物的催化剂D通过浸渍法制得。所述的催化剂D负载型金属氧化物中金属氧化物的总重量为载体重量的0.1％～45％。
[0017]优选的，所述的碳基催化剂为颗粒状活性炭、多壁碳纳米管及、催化剂C或以催化剂C为载体的负载型金属氧化物。
[0018]本专利技术步骤(2)(3)所述的反应器分为柱状反应器或反应池。在柱状反应器中填加颗粒状催化剂，在反应器池中投加粉末状催化剂。
[0019]高级氧化过程中水流速度为1～20m
·
h
‑1，臭氧投加量为0.1～30mg
·
L
‑1，O3与PMS投加的物质的量之比为1:0.5～1:50，臭氧与碳基催化剂的投加的物质的量之比为:1:3～1:30。
[0020]本专利技术的技术方案，具有以下优点：
[0021]1)本专利技术提供一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，通过将连续通有臭氧且加入一定剂量PMS药剂的污水通入填充有碳基催化剂的反应器中，可保证处理水中的有机污染物成分及臭氧可与催化剂充分接触，利于高效去除有机物且工序简单易行，使本专利技术的水处理方法能够满足大规模连续化的水处理要求。
[0022]2)臭氧与PMS联合强化生成高活性氧化物
·
OH和SO4·
‑
，提高对有机污染物的降解效能。
[0023]3)采用非金属碳基催化剂或负载金属氧化物催化剂，其具有可解决金属浸出问题、固体形式投加方便、易回收再生使用及对设备腐蚀性小等优点，在臭氧消毒过程中，可以通过物理吸附作用及碳基催化剂表面的化学官能团反应还原作用明显抑制消毒副产物溴酸盐的生成。
[0024]4)将O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，其不仅高效降解水中有机污染物，同时可以控制消毒副产物溴酸盐的生成。
[0025]5)当待处理水中天然有机物含量高时,将经过O3/PMS/碳基催化剂联合处理后的水再通入生物滤池，不仅可进一步提高溴酸盐的去除效果，同时将大分子天然有机物转化为小分子，大大提高天然有机物去除。
附图说明
[0026]图1为本专利技术工艺流程简图；
[0027]图2为本专利技术反应柱工艺示意图；
[0028]图3为本专利技术反应池工艺示意图；
[0029]图4a不同碳基催化剂的加入对溴酸盐生成的影响之一；
[0030]图4b不同碳基催化剂的加入对溴酸盐生成的影响之二；
[0031]图4c不同碳基催化剂的加入对溴酸盐生成的影响之三；
[0032]图5a不同碳基催化剂的加入对有机物草酸的降解效果之一；
[0033]图5b不同碳基催化剂的加入对有机物草酸的降解效果之二；
[0034]图5c不同碳基催化剂的加入对有机物草酸的降解效果之三。
具体实施方案
[0035]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0036]本专利技术以在水溶液中加入一定量溴离子和草酸来模拟待处理水源水，来说明本专利技术的水处理方法。
[0037]实施例1
[0038]如图1所示的流程，采用图2或者图3所示的反应器。
[0039]在臭氧和PMS投量摩尔比为1:1且存在25μmol L
‑1溴离子的情况下，向反应器中加入不同浓度的PAC、CNT、GO粉末，检测在不同时刻生成溴酸盐的浓度变化，实验结果如图4a到图4c，计算25min后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向加入PMS的待处理水中连续通入臭氧；(2)水流入碳基催化剂的反应器，在反应器中的停留时间为5～240min；(3)尾气经处理后排出，水从反应器中流出后进入生物滤池过滤。2.根据权利要求1所述的一种O3/PMS/碳基催化剂联合的高级氧化方法，其特征在于，所述碳基催化剂包括有四类：催化剂A
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活性炭，催化剂B
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碳纳米管，催化剂C
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石墨烯，催化剂D
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在前三种催化剂载体上负载金属氧化物；催化剂A为粉状活性炭或颗粒状活性炭；催化剂B为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；催化剂C为氧化石墨烯GO或还原氧化石墨烯rGO；催化剂D负载型金属氧化物催化剂，其中金属氧化物为钴基氧化物、铜基氧化物、铁基氧化物、锰基氧化物。3.根据权利要求2所述的一种O...

【专利技术属性】
技术研发人员：强晨，李宁，马刚，张芳，李舒扬，贺强强，
申请(专利权)人：中国市政工程西南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：