【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护与催化剂领域，涉及一种含有稠环芳烃废弃物的净化方法。
技术介绍
1、稠环芳烃通常是由于化石燃料的燃烧、工业生产过程和某些自然过程释放到环境中的持久性有机废弃物。稠环芳烃可以在土壤、水体和气体中积累，并可能对生态系统造成负面影响，具有潜在的危害。因此，分解废弃物中的稠环芳烃是环境修复和污染控制的重要手段。
2、稠环芳烃共轭键电子云能使分子处于低能的稳定状态，若要改变分子中的共轭结构使芳环破裂并被降解，对反应条件的要求较为苛刻，通常需要在强氧化剂、高温或者其他高能条件(如光照)下进行，而苛刻的反应要求导致缺乏针对废弃物不同相态的具体净化方法。
3、化学氧化具有高效性、适用性强、成本低和操作简单的优势，在稠环芳烃的分解上得到广泛应用。专利cn111940490a公开了一种土壤中稠环芳烃复合废弃物的修复方法，利用绿色合成的纳米铁跟pahs、cr(vi)进行分步反应，通过先氧化后还原的方法修复土壤中的有机污染物和降低部分重金属离子的毒性。采用纳米铁可以规避加入催化剂引起的土壤重金属二次污染，并且具有不错的稠环芳烃分解率。但是处理稠环芳烃污染的土壤是一个大批量的反应，纳米铁的适用性不强、且合成繁琐。
4、专利cn105293683a公开了一种用于地下水稠环芳烃废弃物处理的方法，该方法使用吸附分离的方法，效果明显，但是使用具有内核、填充层和外壳的复合材料，所用墙体的厚度在1m以上，对材料的需求庞大，并且具有内核、填充层和外壳的复合材料合成相对麻烦，而且阻隔留下的稠环芳烃得不到降解，不利
5、专利cn106310871a公开了一种煤化工废气联合降解的方法，其中包括含稠环芳烃废气的降解方法，将nox作为氧化剂通入含稠环芳烃的废气中，然后加热至起燃温度，能够一步将废气转化为其他物质，但是引入的氮元素会带来一些不可控的副反应，并且nox作为氧化剂本质上是对废气的二次污染，其泛用性不强。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有的废弃物中稠环芳烃生化处理不完全，吸附或者萃取分离无法降解造成二次污染的问题，提供一种含有稠环芳烃废弃物的净化方法。
2、本专利技术的目的是通过以下方法实现的。
3、一种含有稠环芳烃废弃物的净化方法，包括：在含氧氛围下，废弃物中的稠环芳烃与催化剂接触并发生裂化-氧化耦合反应，转化为可达标排放的物质。
4、所述的含有稠环芳烃废弃物为固废、废液或废气。
5、所述的固废为稠环芳烃污染的污泥、土壤、盐中的一种，固废的含水率为0～35％。所述的固废中稠环芳烃的浓度为5～1000mg/kg。
6、所述的废液为稠环芳烃污染的地下水、河水、城市下水道污水中的至少一种。所述的废液中稠环芳烃的浓度为0.1～2.1mg/l。
7、所述的废气为稠环芳烃污染的汽车尾气、焦化行业废气、垃圾焚烧烟气中的至少一种。所述的废气中稠环芳烃的浓度为5～188μg/m3。
8、所述的稠环芳烃为萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并苝、1-甲基萘和2-甲基萘中的一种或多种。
9、所述的含氧氛围是往反应装置中通入空气、氧气中的一种作为载气；载气的质量空速为0.4～15h-1。当所述的废弃物为固废时，载气的质量空速可以进一步选自8～10h-1；当所述的废弃物为废液时，载气的质量空速可以进一步选自8～10h-1；当所述的废弃物为废气时，载气的质量空速可以进一步选自6～8h-1。
10、根据废弃物相态以及稠环芳烃类型选择合适的反应器与催化剂：
11、当所述的废弃物为固废时，由于固废与催化剂固固接触，需要外部的驱动力驱使固废与催化剂表面接触，所以选择旋转反应器。包括：将固废和催化剂装入旋转反应器，旋转反应器处于连续旋转的状态，在含氧氛围、催化剂作用下，固废中的稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应；所述的裂化-氧化耦合反应的温度为200～500℃，优选为350～400℃，裂化-氧化耦合反应的压力为-0.05～0.2mpa，为了防止处理过程中旋转反应器中气体外泄，裂化-氧化耦合反应的压力优选为负压，具体优选为-0.01mpa。
12、所述的废弃物为固废时，所述的催化剂为cao、mgo、fe2o3、al2o3、炉甘石、粉煤灰、无定形硅铝中的至少一种；所述的催化剂的粒径为400nm～100μm。通过控制催化剂最小粒径，防止过细的催化剂颗粒会被尾气一同带出反应器；同时限制最大粒径，以确保催化剂能与废弃物充分接触。
13、所述的旋转反应器中，催化剂与固废的质量比为0.01:1～2:1，优选为0.1:1～0.15:1。
14、所述的旋转反应器的旋转速度为1～15r/min，优选为5～12r/min，更优选为10～12r/min。
15、经过裂化-氧化耦合反应后，固废中稠环芳烃的浓度达到5mg/kg以下。
16、当所述的废弃物为废液时，由于处理废液时涉及到气液固三相，选择流化床反应器可以使废液与催化剂处于载流状态，伴随着载气形成“废液-载气-催化剂”三相充分接触摩擦的状态。包括：将废液与含氧的载气同时从底部连续通入流化床反应器中，在含氧氛围、催化剂的作用下，废液中的稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应形成可达标排放的物质；所述的裂化-氧化耦合反应的温度为200～400℃，优选为300～350℃；所述的裂化-氧化耦合反应的压力为-0.05～0.2mpa，优选为0.1mpa。
17、作为进一步优选方案，经过裂化-氧化耦合反应得到的气体从流化床反应器顶部排出，进行冷凝，得到冷凝液和不凝气，冷凝液中稠环芳烃的浓度达到0.1mg/l以下，不凝气达标排放。
18、所述的废弃物为废液时，所述的催化剂为负载型催化剂，催化剂的活性组分为cao、mgo、fe2o3、al2o3、ceo2、cr2o3、cuo中的一种或两种，催化剂的载体为sio2、tio2、zsm-35、usy、mcm-22、zsm-5中的一种，活性组分的负载量为5～15％。所述的负载型催化剂是采用常规浸渍法制得的。
19、所述的流化床反应器中，废液的液时空速为0.8～2.5h-1，优选为1.8～2.0h-1。
20、当所述的废弃物为废气时，由于处理废气时要考虑到气固接触，废气与载气处于流动状态，使废气流经催化剂即可，固定床反应器是最经济的选择。包括：将经过压片成型的催化剂装填在固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：包括：在含氧氛围下，废弃物中的稠环芳烃与催化剂接触并发生裂化-氧化耦合反应，转化为可达标排放的物质。
2.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的含有稠环芳烃废弃物为固废、废液或废气；
3.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的稠环芳烃为萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并苝、1-甲基萘和2-甲基萘中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的含氧氛围是往反应装置中通入空气、氧气中的一种作为载气；载气的质量空速为0.4～15h-1。
5.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：当所述的废弃物为固废，包括：将固废和催化剂装入旋转反应器，旋转反应器处于连续旋转的状态，在含氧氛围、催化剂作用下，固废中的稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应；
6.根据权
7.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：当所述的废弃物为废液时，包括：将废液与含氧的载气同时从底部连续通入流化床反应器中，在含氧氛围、催化剂的作用下，废液中的稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应；
8.根据权利要求7所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的废液的液时空速为0.8～2.5h-1，优选为1.8～2.0h-1。
9.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：当所述的废弃物为废气时，包括：将经过压片成型的催化剂装填在固定床反应器中，对催化剂进行预热，再将经过预热的废气与经过预热的含氧的载气同时从顶部连续通入固定床反应器内，废气与催化剂接触并使稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应；
10.根据权利要求9所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的废气的气时空速为6000～20000h-1；
...【技术特征摘要】
1.一种含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：包括：在含氧氛围下，废弃物中的稠环芳烃与催化剂接触并发生裂化-氧化耦合反应，转化为可达标排放的物质。
2.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的含有稠环芳烃废弃物为固废、废液或废气；
3.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的稠环芳烃为萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并苝、1-甲基萘和2-甲基萘中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：所述的含氧氛围是往反应装置中通入空气、氧气中的一种作为载气；载气的质量空速为0.4～15h-1。
5.根据权利要求1所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其特征在于：当所述的废弃物为固废，包括：将固废和催化剂装入旋转反应器，旋转反应器处于连续旋转的状态，在含氧氛围、催化剂作用下，固废中的稠环芳烃发生裂化-氧化耦合反应；
6.根据权利要求5所述的含有稠环芳烃废弃物的净化方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张竹修，乔旭，唐双寅，汤吉海，崔咪芬，陈献，费兆阳，刘清，夏铭，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
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