增强的高级氧化方法技术

一种用于处理废水溶液10的高级氧化方法，该方法包括：应用超声-芬顿反应，其中所述超声-芬顿反应包括：提供氧化剂40和至少一种催化剂50，其中所述至少一种催化剂选自下组二价金属离子，包括：Ti、Fe、Mg、Mo和Cu的二价离子；使处理溶液10和所述氧化剂40以及至少一种催化剂50进行由产生器装置20产生的超声空化；迫使处理溶液10流动通过用于产生超声波的超声装置20，以在所述处理溶液10中形成空化，所述处理溶液10流动经过超声装置20的至少一个流通管式反应器室24，其中，通过沿着所述至少一个管式反应器室24的长度L固定排列并连接的纵向串线分布排列的超声换能器26实现所述空化，沿着反应器室24的宽度尺寸WD实现所述空化，所述超声换能器26的发射频率在15-50kHz范围内，能量负载在0.1-1.5kW?h/m3的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及净化方法，更具体地涉及含有通过普通生物降解法不能处理的有机物质的工业废水的净化方法。
技术介绍
工业废水中的大多数污染物可以通过细菌(生物)降解来处理，但是对人体和环境有毒性的大量污染化学品仍会污染水、空气和土壤。已知这些化学品是不可降解的，因为它们不会被任何细菌培养物分解，需要用其他一些分解方法来处理。在专业文献中公认的是，可以通过超声-芬顿过程处理和氧化被认为是水污染物的需氧化学品的脱污染和降解。通过加入过氧化物和二价金属离子来催化超声-芬顿过程的反应。用于芬顿过程的二价离子具有从一种氧化钛转变成另一种氧化态的能力，例如Fe+2或的Fe+3铁离子。电子的共振使得能够在反应溶液中产生自由基。但是，所述超声-芬顿过程的一个可能的缺点在于，作为金属的盐或氧化剂(例如FeSO4和TiO2)加入到反应溶液中的通用金属离子，都具有较大尺寸的晶体形成，即毫米数量级。此类晶体形成具有小的表面积，从而在金属和氧化剂之间提供小的互联区域，因而反应动力学常数较低。另一个缺点在于 ，使用通用金属离子对于超声-芬顿过程的反应具有负面影响。例如，常规使用的金属离子的最大溶解度要求非常窄范围的pH水平，该pH水平在2.7-3之间。显然，需要通过预处理来调节处理溶液的pH水平，例如加入盐酸或硫酸之类的酸，这导致了购买添加剂的额外成本和进一步的人工成本。此外，酸的添加可能导致向混合物中引入不需要的组分。因此，提供一种(下文称作Α0Ρ)是有益的，该方法可操作用于对工业废水进行净化，来降解不能通过普通生物降解法降解的有机物质。还提供了在较短反应时间内具有优异结果的Α0Ρ。技术问题含有通过普通生物降解方法不能处理的有机物质的工业废水的净化和/或消毒是一个尚未解决的问题。此类不可降解的工业废水是有毒的、危险的，并且对环境有害的。解决问题的方法通过将(AOP)应用于处理溶液，提供了解决方法。所述AOP可以是包括预处理过程、中间过程、后处理过程或其组合的多阶段处理过程的一部分。在本专利技术的一个实施方式中，通过使用超声装置和超声反应器对处理溶液进行AOP操作。所述超声反应器是具有独特构型的管式流通超声反应器，其以选择的超声参数设定并在预定的溶液循环条件下操作。此类处理溶液以预定的循环次数强迫地流过具有预定尺寸的管式流通反应器室。同样地，超声反应器设置有以预定纵向串线分布排列的一组超声换能器，所述超声换能器以具体选择的参数操作以产生所需的空化过程。已经发现，处理溶液暴露的超声空化的暴露时间和循环次数、或声处理、以及催化剂特性、能量负载或功率密度、PH水平以及反应器构型等对于氧化过程的效率具有重要的作用。AOP可进一步改进成螯 合纳米晶体方法，下文称作CNP。这可以通过向处理溶液中加入至少一种催化剂来实现。所述催化剂可被构造成在多金属溶液中保持活性的配方的纳米尺度螯合晶体和/或纳米晶体。可进行进一步处理作为后处理过程。在后处理过程中，可以加入测试，通过测定化学需氧量(也称作C0D)和/或测定总有机碳(也称作T0C)来评估经处理废水的质量。这些测定可用于证实本专利技术的效力。
技术实现思路
本专利技术涉及一种方法，更具体地涉及含有通过普通生物降解法不能处理的有机物质的工业废水的净化方法。根据本专利技术一个方面的一些实施方式，提供了一种用于废水的处理溶液10的高级氧化方法，该方法包括: 应用超声-芬顿反应,所述超声-芬顿反应包括: 提供氧化剂40和至少一种催化剂50，所述至少一种催化剂选自下组二价金属离子:T1、Fe、Mg、Mo和Cu的二价离子； 对处理溶液10、所述氧化剂40以及至少一种催化剂50进行超声空化，该超声空化通过产生器装置20产生； 迫使处理溶液10流动通过用于产生超声波的超声装置20，以在处理溶液10中形成空化，所述处理溶液10流动经过超声装置20的至少一个流通管式反应器室24，其中，通过沿着至少一个管式反应器室24的长度L固定排列并连接的纵向串线分布排列的超声换能器26实现所述空化，并沿着反应器室24的宽度尺寸WD实现所述空化，所述超声换能器26的发射频率在15-50kHz范围内，能量负载在0.1-1.5kff h/m3的范围内。根据本专利技术一些实施方式的一个方面，还包括至少一个步骤，所述步骤单独地选自下组或其组合:测定COD水平、测定TOC水平以及调节pH水平。根据本专利技术一些实施方式的一个方面，所述至少一个流通管式反应器室24包含: 长度尺寸L，具有反应器进口 IN的第一反应器壁以及具有反应器出口 OUT的第二反应器壁，处理溶液10通过所述反应器进口 IN进入至少一个反应器室并流向所述第二反应器壁，并通过所述反应器出口 OUT离开所述至少一个反应器室，以及 直径WD或者垂直于反应器室长度L的宽度尺寸WD，所述宽度尺寸在25_300臟的范围内。根据本专利技术一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:迫使处理溶液10以一定次数的循环流过至少一个反应器室24，所述一定次数的循环选自1-10次循环/小时，其中通过循环泵30来控制采用的压力，采用所述至少一个反应器室24来实现1-60秒时间段的处理溶液的超声空化暴露时间。根据本专利技术一些实施方式的一个方面，宽度尺寸WD在50_250mm之间。任选地，宽度尺寸WD是125mm。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，超声换能器26的运行频率是15_50kHz的发射频率。 任选地，超声换能器的运行频率是25kHz的发射频率。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，能量负载在0.2-0.7kW h/m3之间。任选地，能量负载是0.3kff h/m3。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:迫使处理溶液以一定次数的循环流过至少一个反应器室24，所述一定次数的循环采用2-8次循环/小时。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:迫使处理溶液以3次循环/小时流过至少一个反应器室24。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:迫使处理溶液以3次循环/小时流过至少一个反应器室24，最长循环2小时。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:采用至少一个反应器室以实现处理溶液2-15秒时间段的超声空化暴露时间。任选地，AOP还包括以下步骤:采用至少一个反应器室以实现处理溶液8-15秒时间段的超声空化暴露时间。任选地，AOP还包括以下步骤:采用至少一个反应器室24以实现处理溶液至少12秒时间的超声空化暴露时间。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP包括以下步骤:在超声-芬顿反应之前进行预处理过程用于去除油性物质，所述油性物质单独地选自下组或其组合:矿物油、悬浮固体以及悬浮固体的沉淀物，该悬浮固体的沉淀物源自溶解固体的沉淀或浮选处理。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，AOP还包括以下步骤:操作AOP两小时，之后应用后处理过程从处理溶液10去除金属离子。在本专利技术的一个实施方式中，在螯合纳米晶体方法中使用纳米尺度螯合晶体催化剂的高级氧化方法包括: 应用超声-芬顿反应,所述超声-芬顿反应包括:提供氧化剂40和至少一种催化剂50，所述至少一种催化剂选自下组二价金属离子:T1、Fe、Mg、Mo和Cu的二价离子； 对处理溶液10、氧化剂40以及至少一种催化剂50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.24 IL 2077831.一种用于处理废水溶液10的高级氧化方法，该方法包括: 应用超声-芬顿反应，其中所述超声-芬顿反应包括: 提供氧化剂40和至少一种催化剂50，其中，所述至少一种催化剂选自下组的二价金属离子:T1、Fe、Mg、Mo和Cu的二价离子； 对处理溶液10、所述氧化剂40以及至少一种催化剂50进行超声空化，该超声空化通过产生器装置20产生； 迫使处理溶液10流动通过用于产生超声波的所述超声装置20，所述超声波在所述处理溶液10中形成空化，所述处理溶液10流动经过超声装置20的至少一个流通管式反应器室24，其中，通过沿着所述至少一个管式反应器室24的长度L固定排列并连接的纵向串线分布排列的超声换能器26实现所述空化，并沿着所述反应器室24的宽度尺寸WD实现所述空化，所述超声换能器26的发射频率在15-50kHz的范围内，能量负载在0.1-1.5kff h/m3的范围内。2.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，所述进行超声空化还包括至少一个单独地选自下组的步骤和/或其组合:测定COD水平、测定TOC水平以及调节pH水平。3.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述至少一个流通管式反应器室24包含: 籲所述长度尺寸L，具有反应器进口 IN的第一反应器壁以及具有反应器出口 OUT的第二反应器壁，所述处理溶液10通过所述反应器进口 IN进入至少一个反应器室并流向所述第二反应器壁，并通过所述反应器出口 OUT离开所述至少一个反应器室，以及 所述直径WD或者垂直于反应器室长度L的宽度尺寸WD，所述宽度尺寸在25-300mm的范围内。4.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，该方法还包括以下步骤:迫使处理溶液10以一定次数的循环流过至少一个反应器室24，所述一定次数的循环选自1-10次循环/小时，其中通过循环泵30来控制所述迫使处理溶液10以一定次数的循环流过至少一个反应器室24，并采用所述至少一个反应器室24来实现1-60秒时间段的处理溶液的超声空化暴露时间。5.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述宽度尺寸WD在50-250mm之间。6.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述宽度尺寸WD是125mm。7.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述超声换能器26的操作频率采用15-50kHz的发射频率。8.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述超声换能器26的操作频率采用25kHz的发射频率。9.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述能量负载在0.2-0.7kff h/m3之间。10.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，所述能量负载是0.3kWh/m3。11.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 迫使处理溶液以一定次数的循环流过至少一个反应器室24，其中，所述一定次数的循环采用2-8次循环/小时。12.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 迫使处理溶液以3次循环/小时流过至少一个反应器室24。13.如权利要求1所述的Α0Ρ，其特征在于，该方法还包括以下步骤:迫使处理溶液以3次循环/小时流过至少一个反应器室24，最长循环2小时。14.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 采用至少一个反应器室以实现处理溶液2-15秒时间段的超声空化暴露时间。15.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 采用至少一个反应器室以实现处理溶液8-15秒时间段的超声空化暴露时间。16.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 采用至少一个反应器室24以实现处理溶液至少12秒时间段的超声空化暴露时间。17.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 在超声-芬顿反应之前进行预处理过程用于去除油性物质，所述油性物质单独地选自下组和/或其组合:矿物油、悬浮固体以及悬浮固体的沉淀物，该悬浮固体的沉淀物源自溶解固体的沉淀或浮选处理。18.如权利要求1所述的AOP，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 操作AOP两小时，之后 进行后处理过程以从处理溶液10去除金属离子。19.一种在螯合纳米晶体过程中使用纳米尺度螯合晶体催化剂的高级氧化方法，该方法包括: 应用超声-芬顿反应，其中所述超声-芬顿反应包括: 提供氧化剂40和至少一种催化剂50，其中所述至少一种催化剂选自下组的二价金属离子:T1、Fe、Mg、Mo和Cu的二价离子； 对处理溶液10、所述氧化剂40以及至少一种催化剂50进行通过产生器装置20产生的超声空化，其中，所述超声空化在多金属溶液中以保持活性的配方产生了纳米尺度螯合的催化剂，在1-6的pH水平范围内，所述纳米尺度螯合的催化剂的溶解度至少是常规催化剂的2倍，以及 迫使处理溶液10和所述纳米尺度螯合的催化剂流动通过所述用于产生超...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔舒亚·加德埃尔，本杰明·莫森松，博亚兹·什特泽尔，
申请(专利权)人：A史策有限公司，
类型：
国别省市：