一种光催化处理含对苯二甲酸微污染地表水的方法技术

本发明专利技术是一种采用改性烧结陶粒光催化处理含对苯二甲酸的微污染地表水的方法。所述的处理方法，是以煤矸石烧结陶粒为载体，进行表面纳米TiO2改性，应用紫外光催化深度处理微污染地表水。所述的处理装置为夹层玻璃容器，夹层为光催化反应单元，充填经TiO2改性的煤矸石烧结陶粒；光催化反应器内部设置一石英玻璃管，管内部放置一根25W的紫外灯管，紫外光经石英玻璃管射入夹层内的废水和烧结陶粒表面；光催化反应器上下两侧各设有2个玻璃管口，下部一个进气口一个进水口，上部2个皆为水气共同出口。采用本发明专利技术的方法处理后的微污水水质指标达到了国家《纺织染整工业回用水水质标准》（FZ/T01107-2011）的水质要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种采用改性烧结陶粒光催化处理含对苯二甲酸的微污染地表水(河水、湖泊水)的方法。
技术介绍
对苯二甲酸(terephthalic acid,简称TA),作为一种重要的有机化工原料,被广泛应用于塑料、染料、化纤和农药等领域。近年来，随着工业的高速发展，水环境污染以及水资源紧张问题愈来愈严重。其中印染、化纤、塑料等行业的迅速发展，使得以TA为特征污染物的工业废水排放量急剧增加，使得我国一些纺织业较为发达地区(如长三角的苏、浙、沪地区)地表水体(河水、湖泊水)中TA含量较高。采用絮凝、过滤等常规工艺处理后的地表水作为工业用水，水中仍含有一定量的TA，严重影响纺织品的质量。因此，寻求高效去除含 TA的微污染地表水工业意义重大。对于含TA的工业生产废水，南京大学张文艺等(即本专利技术人)采用曝气生物滤池处理TA工业废水(专利授号CN 1958484A)，使其达标排放并可回收用于生产。近年来，以煤矸石、粉煤灰为原料的烧结陶粒已广泛用于污水处理。半导体光催化氧化技术由于具有低能、高效、无污染等优点，尤其在处理有机污染物方面超出常规生物处理工艺，从而成为国内外环境治理、新型环保材料开发等领域的热点。在多种半导体光催化剂当中，纳米TiO2由于其无毒、成本低、化学性质稳定、催化活性高而备受关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种采用改性烧结陶粒紫外光催化处理含TA微污染地表水的方法，采用液相沉积法制备以煤矸石烧结陶粒为载体的TiO2光催化材料，以紫外光催化反应器为处理单元，使得含TA的微污染地表水(河水、湖泊水)达到纺织工业用水水质要求。本专利技术所指微污染地表水，主要是指水体受到有机或无机污染，部分污染物指标超过 《纺织染整工业回用水水质标准》(FZ/T 01107-2011)的水质要求。本专利技术的技术 方案与主要原理如下本专利技术以煤矸石烧结陶粒为载体，进行表面纳米TiO2改性，应用紫外光催化深度处理含TA的微污染地表水，采用改性烧结陶粒对微污染地表水进行光催化深度处理。微污染地表水从下部进入光催化反应器，反应器中间有紫外灯，水体中充满改性烧结陶粒。紫外光照射下纳米TiO2薄膜所产生的强氧化能力不仅能使大多数有机物得到降解，而且还具有良好的灭菌效果。同时反应器底部曝气搅拌使高比表面积的烧结陶粒处于浮动状态，从而使TiO2薄膜表面与有机物分子充分接触，大大增加各反应物质的传质和解析作用，从而能够保证水中的TA、CODfc, NH3-N和细菌等的去除率。光催化氧化介质对含TA的微污染地表水进行光催化氧化预处理，使得处理后的水质达到了国家《纺织染整工业回用水水质标准》 (FZ/T 01107-2011)的水质要求。本专利技术对微污染地表水中TA、CODsfa和NH3-N等污染物的去除机理在基于以下占-^ \\\ ·第一，以煤矸石为主要成分经烧结制成的陶粒不仅满足水处理对于烧结陶粒的基本要求，而且具有明显的矿物学晶体特征。煤矸石的主要矿物成分以粘土矿物和石英为主，多属于层状结构的硅酸盐，具有良好的吸附和粘结性能，可以很好的吸附去除水中的CODsfa和NH3-N等污染物。同时其烧结产物表面多微孔、粗糙度大、性能稳定，使得微污染地表水处理效果稳定。第二，对煤矸石烧结陶粒进行TiO2改性，使其表面特性得到改变，同时表面所覆盖的TiO2薄膜层还能够尽可能多地因光照射而激活，有利于光催化活性和TiO2利用率的提高，增强烧结陶粒对CODfc、细菌的截留能力。TiO2粒子在光照下激发产生光生电子和空穴hvb+，并移动到光催化剂表面，与H+、02、H20等作用，产生·0Η等自由基，通过自由基与吸附的污染物作用而发生氧化还原反应，催化降解TA、CODsfa和氨氮等，从而将大多数有机污染物 及部分无机物最终氧化成二氧化碳和水等无机小分子。以对氨氮的去除为例，主要过程可表示为0H>hvb+ — · OHH20+hvb+ — · 0Η+Η. NH3+x · OH — ΝΗ3_χ+χΗ20NHx+NHy — N2Hx+yN2Hx+y+(x+y) hvb+— N2 f +(x+y)H+。同时，改性滤料强化了对带负电的细菌的吸附，紫外光激发TiO2薄膜产生电子和空穴(hvb+)，并与其表面吸附的0H_和O2作用生成活泼的羟基自由基OH ·和自由基02_ ·，可以直接攻击所遇细菌的细胞。以OH ·为例，OH ·有很强的氧化能力，OH ·攻击有机物的不饱和键或抽取其H原子，反应产生的新自由基将会激发链式反应的进行，使得细菌蛋白质变异，同时脂类得到分解，导致细菌细胞的DNA结构变异、功能破坏而达到灭菌的作用。主要的灭菌反应过程可表示为\=r + (川· - r-ci I/\NR, RR I K OilR；XfI + Oil · - RΛ · — !I2O本专利技术采用的光催化反应器为夹层玻璃容器，夹层为光催化反应单元，充填经TiO2改性的煤矸石烧结陶粒。光催化反应器内部置入一根长约50cm的石英玻璃管，管内部放置一根25W的紫外灯管，紫外光经石英玻璃管射入夹层内的废水和烧结陶粒表面。装置上下两侧各设有2个内径约Icm的玻璃管口，下部一个进气口一个进水口，上部两个皆为水气共同出口，同时采用气泵进行曝气增氧搅拌，水气混合流由上部管口流出。本专利技术所采用的烧结陶粒为煤矸石烧结陶粒，粒径3 6mm，表观密度约为1. 5g/cm3,比表面积约为5m2/g。本专利技术利用氟钛酸铵液相沉积法对煤矸石烧结陶粒进行TiO2改性，最佳改性条件为摩尔浓度比[c (NH4) 2TiF6] : [c (H3BO3) 1=1:3( (NH4) 2TiF6浓度为O.1moI/L)，反应温度80°C，热处理温度450°C，热处理时间2h。具体实施方式表I为本专利技术的5个实施例。表I采用改性烧结陶粒处理含TA微污染地表水实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用改性烧结陶粒紫外光催化处理含对苯二甲酸微污染地表水的方法，其特征在于，以煤矸石烧结陶粒为载体，进行表面纳米TiO2改性，应用紫外光催化深度处理含对苯二甲酸的微污染地表水，使处理后的微污水达到了国家《纺织染整工业回用水水质标准》（FZ/T?01107?2011）的水质要求。

【技术特征摘要】
1. 一种采用改性烧结陶粒紫外光催化处理含对苯二甲酸微污染地表水的方法，其特征在于，以煤矸石烧结陶粒为载体，进行表面纳米TiO2改性，应用紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文艺，李仁霞，郑泽鑫，占明飞，戴如娟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：