CN103910403B

CN103910403B - 一种低成本处理废水中有机污染物的工艺

Info

Publication number: CN103910403B
Application number: CN201410096797.XA
Authority: CN
Inventors: 何琴玉; 陈振瑞; 陈声晓; 余颖; 刘俊明; 贺冠南; 李萍; 李炜; 王银珍; 黄媛
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: CN103910403A

Abstract

本发明是一种低成本处理废水中有机污染物的工艺。包括如下步骤：1）先利用高能球磨机将一种掺氮锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上，形成片状混织物；2）将这些片状混织物装入孔洞尺寸小于片状混织物尺寸的处理装置中，将装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中；3）污水通过孔洞与片状混织物接触；4）浸泡后污染物能被去除；5）当装载有片状混织物的处理装置在污水中浸泡后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物；6）加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳下暴晒，其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解。本发明成本低，能大批量处理废水，且操作简单。

Description

一种低成本处理废水中有机污染物的工艺

技术领域

本发明是一种低成本处理废水中有机污染物的工艺，属于低成本处理废水中有机污染物的工艺的创新技术。

背景技术

随着我国经济的迅速发展,有机物与颜料的污染问题亟待解决.现有的废水处理的工艺方法中,一般采用吸附转移、钝化或者降解的方法。吸附转移是指利用具有吸附能力的材料,如活性炭,将废水中污染物吸附再转移到别的地方去。这种方法其实没有解决污染物的问题，只是将污染物转移地方而已。这些污染物在新的地方还是污染源。钝化的方法是暂时将污染物的危害减小或者去除,但一旦环境条件改变,这些污染物仍然具有危害性。如用环糊精包络水中污染物；或以河流的底泥为主，在底泥中添加一些环境友好材料，以此作为一种固定污染物的方法。这种方法同样是没有降解污染物。环境条件变换后这些污染物会再次形成对河水的污染。近年来出现了光催化降解有机污染物与颜料的方法，将污染物降解成无害、安全的物质。现有的光催化的方法由于不能回收利用，不适合处理大量废水与被污染河流的情况；否则成本很高。近来还发展了综合使用转移与降解的方法（联合方法）。但这种联合方法实际上是将多种污水处理方法综合使用而已；工艺复杂，成本高；不适合处理大量废水和被污染河流的情况。最近我们有一份发明专利是将纳米二氧化钛负载在聚四氟乙烯上。该片状材料能在废水中悬浮，可以回收。但是片状材料如果在水中浸泡久了，会散落。不利于回收利用与降低成本。浸泡时间太短影响去有机污染物的效率。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种成本低，能大批量处理废水，且操作简单的处理废水中有机污染物的工艺。

本发明的技术方案是：本发明低成本处理废水中有机污染物的工艺，包括如下步骤：

1）先利用高能球磨机将一种掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）体系混织在聚四氟乙烯上，形成毫米级直径的片状混织物；

2）将这些片状混织物装入孔洞尺寸小于片状混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中12-36小时；

3）污水通过孔洞与片状混织物接触，由于纳米颗粒的强吸附性质，该片状混织物具有强吸附性能；

4）12-36小时的浸泡后污染物能被去除85%-95%；

5）当装载有片状混织物的处理装置在污水中浸泡12-36小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物；

6）加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳下暴晒4-6小时，其中的纳米级掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）就会将有机污染物与颜料降解掉94%-100%。

上述步骤6）收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。

上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）中N的摩尔含量在1%到10%之间。

上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）与聚四氟乙烯混织成片状。

上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）在高能球磨中变成纳米级的粉末。

上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）粉末与聚四氟乙烯的质量比为（1～10）：1。

上述处理装置由上下两部分组成，上下两部分都是木框架，上下两部分木框架的结构一致，当合起来时上下两部分的木框架是对齐的,尺寸小于1mm的晴纶筛网钉贴在木框架上，木框架和筛网围成独立的封闭小室，封闭小室能防止混织物堆积在一起影响对污染物的吸附效果。

上述处理装置在使用时用锁扣固定上下两部分木框架。

上述处理装置的上下两部分的一侧设有吊环，吊环能加载具有一定重量的重物来调节处理装置在水面的位置。

本发明这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。此外，收集被暴晒了的片状混织物用以重复利用。本发明是一种方便实用的低成本处理废水中有机污染物的工艺。

附图说明

图1为本发明处理工艺的流程图；

图2为本发明处理装置的外观图；

图3为本发明处理装置的正面图；

图4为本发明处理装置的一个侧面的示意图；

图5为本发明处理装置的另一侧面的示意图；

图6为本发明处理装置的转角位置示意图；

图7为本发明处理装置的一个小格单元的示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明处理工艺的流程图如图1所示，本发明的处理工艺，可以较低成本地，简单地将河流或者大批量的含有机废物与颜料的废水处理干净。本发明具体处理步骤如下：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上，形成毫米级直径的片状混织物，掺氮锐钛矿二氧化钛用N-ATiO₂表示，N的摩尔含量在1%到10%之间。其中N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末。N-ATiO₂粉末与聚四氟乙烯的质量比为（1～10）：1。由于掺入的N能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。如果片状物中只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。将这些混织物装入网孔洞尺寸小于混织物尺寸的处理装置中。

上述处理装置的示意图见图2-图7。上述处理装置由上下两部分组成，上下两部分都是由图3所示的木框架1构造。上下两部分的木框架1的结构一致。当合起来时，上下两部分的木框架1是对齐的,筛网2钉贴在木框架1上，筛网2的网格尺寸是小于1mm的晴纶筛网，木框架1和筛网2围成如图7所示的独立封闭小室。封闭小室可以纺织混织物堆积在一起影响对污染物的吸附效果。使用时用锁扣3固定上下两部分木框架1。一侧的吊环4可加载具有一定重量的重物来调节处理装置在水面的位置，使之浸没在水中，还是漂浮在水面。图2-图7中的处理小单元的个数是10个，具体处理小单元的个数可以根据实际情况增加或者减少。

上述处理装置上下可以合起来中间可以放片状（最多几片的厚度）的混织物，打开可以将混织物取出。将处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中12-36小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。12-36小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）85%-95%。浸泡时间越长，污染物去除率越高。但超过36小时后去除率又减小。去除（吸附）率也与“N-ATiO₂粉末/聚四氟乙烯”质量比有关。该比例越大，去除率越大。当这些装载有片状混织物的特殊装置在污水中浸泡12-36小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳下暴晒4-6小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉94%-100%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

下面是本发明具体操作的几个实施例：

实施例1 ：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛（N的摩尔含量为1%。掺氮锐钛矿二氧化钛用“N-ATiO₂”表示）体系混织在聚四氟乙烯上，形成平均1.5mm直径的片状混织物（其中N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末）。“N-ATiO₂粉末/聚四氟乙烯”质量比为1：1。由于掺入的氮能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。这是与现有技术不同的地方。现有技术的片状物中由于只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。本发明将这些混织物装入孔洞尺寸小于混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中12小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。12小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）85%。当这些装载有片状混织物的特殊装置在污水中浸泡12小时以后，取出该特殊装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳底下暴晒4小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉94%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

实施例2 ：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛（N的摩尔含量为10%。掺氮锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上形成平均4mm直径的片状混织物，掺氮锐钛矿二氧化钛用N-ATiO₂表示，其中N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末。N-ATiO₂粉末与聚四氟乙烯的质量比为10：1。由于掺入的氮能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。这是与现有技术不同的地方。现有技术的片状物中由于只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。将这些混织物装入孔洞尺寸小于混织物尺寸的特殊装置中，将这装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中36小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。36小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）95%。当这些装载有片状混织物的处理装置在污水中浸泡36小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳底下暴晒6小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉100%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

实施例3 ：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上，形成平均2.4mm直径的片状混织物，掺氮锐钛矿二氧化钛用N-ATiO₂表示，N的摩尔含量为5%。其中N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末。N-ATiO₂粉末与聚四氟乙烯的质量比为5：1。由于掺入的氮能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。这是与现有技术不同的地方。现有技术的片状物中由于只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。将这些混织物装入孔洞尺寸小于混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中24小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。24小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）91%。当这些装载有片状混织物的特殊装置在污水中浸泡24小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳底下暴晒5小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉98.5%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

实施例4 ：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上，形成平均3.5mm直径的片状混织物，掺氮锐钛矿二氧化钛用N-ATiO₂表示，其中N的摩尔含量为7.6%。N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末。N-ATiO₂粉末与聚四氟乙烯的质量比为3：1。由于掺入的氮能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。这是与现有技术不同的地方。现有技术的片状物中由于只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。将这些混织物装入孔洞尺寸小于混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中12小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。12小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）88%。当这些装载有片状混织物的特殊装置在污水中浸泡12小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳底下暴晒4小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉95.5%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

实施例5 ：先利用高能球磨机将一种掺氮（N）锐钛矿二氧化钛体系混织在聚四氟乙烯上，形成2.1mm直径的片状混织物，掺氮锐钛矿二氧化钛用N-ATiO₂表示，其中N的摩尔含量为2.8%。N-ATiO₂在高能球磨中变成纳米级的粉末。N-ATiO₂粉末与聚四氟乙烯的质量比为7：1。由于掺入的氮能很好地将ATiO₂和聚四氟乙烯结合。故混织物在水中浸泡120小时都不会散落。这是与现有技术不同的地方。现有技术的片状物中由于只有TiO₂，粉体和聚四氟乙烯的结合不是很牢固，在废水中浸泡3小时后容易散落。将这些混织物装入孔洞尺寸小于混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在污水中或者缓慢拖过含有机污水或者颜料的废水体中30小时。污水通过孔洞与混织物接触。由于纳米颗粒的强吸附性质，该混织物具有强吸附性能。30小时的浸泡后污染物能被去除（吸附）93%。当这些装载有片状混织物的特殊装置在污水中浸泡30小时以后，取出该处理装置，将吸附有机物或者颜料的混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层混织物。加入少量水至该容器中刚好盖住混织物，在太阳底下暴晒5.2小时。其中的纳米级N-ATiO₂就会将有机污染物与颜料降解掉99.1%。收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。这种方法很彻底地将大量废水或者河流中的有机污染物或者颜料清理降解干净；成本低，能大批量处理废水，操作简单。

Claims

1.一种低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）先利用高能球磨机将一种掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）体系混织在聚四氟乙烯上，形成毫米级直径的片状混织物，上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）在高能球磨机中变成纳米级的粉末；

2）将这些片状混织物装入孔洞尺寸小于片状混织物尺寸的处理装置中，将这处理装置悬挂在或者缓慢拖过含有机污染物的污水；

4）12-36小时的浸泡后有机污染物能被去除85%-95%；

5）当装载有片状混织物的处理装置在污水中浸泡12-36小时以后，取出该处理装置，将吸附有机污染物的片状混织物收集，放入透明容器中铺开，使其只含一层片状混织物；

6）加入少量水至该容器中刚好盖住片状混织物，在太阳下暴晒4-6小时，其中的纳米级掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）就会将有机污染物降解掉94%-100%。

2.根据权利要求1所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述步骤6）收集这些被暴晒了的片状混织物用以重复利用。

3.根据权利要求1所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）中N的摩尔含量在1%到10%之间。

4.根据权利要求1所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述步骤2）中的有机污染物是颜料。

5.根据权利要求1所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述纳米级掺氮锐钛矿二氧化钛（N-ATiO₂）粉末与聚四氟乙烯的质量比为（1～10）：1。

6.根据权利要求1至5任一项所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述处理装置由上下两部分组成，上下两部分都是木框架（1），上下两部分木框架（1）的结构一致，当合起来时上下两部分木框架（1）是对齐的,网格尺寸小于1mm的晴纶筛网（2）钉贴在木框架（1）上，木框架（1）和晴纶筛网（2）围成独立的封闭小室，封闭小室能防止片状混织物堆积在一起影响对有机污染物的吸附效果。

7.根据权利要求6所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述处理装置在使用时用锁扣（3）固定上下两部分木框架（1）。

8.根据权利要求7所述的低成本处理废水中有机污染物的工艺，其特征在于上述处理装置的上下两部分的一侧设有吊环（4），吊环（4）能加载具有一定重量的重物来调节处理装置在水面的位置。