CN1040773A - 一种改进的光催化处理废水的方法 - Google Patents

Abstract

一种用钙的化合物作为铁化合物或铝化合物光催化剂的添加剂的改进的光催化处理废水的方法。特别是用于废水中有害物质酚的处理。将一定量的光催化剂(如氧化铁或氧化铝)和含钙化合物添加剂悬浮于废水中，调节废水的pH值至碱性。鼓入空气，用汞灯光照，它可以在1小时内，使某炼油厂炼油废碱水中40ppm的含酚量降至0。

Description

本发明是关于一种改进的光催化处理废水的方法，是发明人前一发明“一种光催化处理废水的方法”（中国专利申请号8810699）的继续。

本发明属于开发光催化在废水处理中的应用领域。

当前，工业废水中有害物质酚的处理的主要方法有，萃取法，离子交换法，生物化学法及反渗透法等等（见《含酚废水处理与利用》张芳西等人编著）。

1985年，日本Keniehi Okamoto.Yasunori Yam-amoto等人在Bull.Chem.Soc.Jpn.58卷2015页发表了题为“TiO₂粉未上酚的多相光催化分解”一文。该文考查的Fe₂O₃没有光催化活性。西班牙Javier Domenech等人在J.Photochem.photobiol.A 1988 44（2）209页上发表了题为“苯酚在ZnO粉未上光诱导氧化”一文，该文报道在ZnO光催化剂上。10分钟的光照时间可以除去9ppm酚水溶液中的95%的酚，同时光催化剂ZnO出现溶解。意大利L.Palmisano等人在J·Phys·Chem·1988 92（23）6710页上发表的“铬离子掺杂TiO₂光还原氮成氨以及光降解酚的活性”一文中，报道了用1500W高压氙灯光照PH分别为3.6及13。悬浮不同光催化剂的90ppm苯酚水溶液。其中纯Fe₂O₃粉末无任何光催化活性。美国专利No.4520072公开了一种“在光敏化染料存在下。光照并暴气处理污染物和有机质”的染料光敏化方法。这个专利主要在于采用染料作光敏化剂。光照下暴气氧化处理废水中污染物。上述文章报道的光催化分解酚的实验均是在配制的纯苯酚水溶液中进行，没有关于铁化合物，特别是氧化铁及铝化合物作为光催化剂，能够光催化分解酚等有害物质的报导。

发明人在1988年提交的申请号为8810699.4的专利申请案中，提出了一种用铁化合物或铝化合物在碱性条件下处理废水的方法。该方法在调节PH值至强碱性的条件下，光催化剂氧化铁或氧化铝对废水中酚有很强的光分解活性。它在3小时内使某工厂酚醛车间含酚400ppm的废水中酚含量降至0.3ppm。

本发明的目的是开发一种光催化剂的添加剂。改善铁化合物或铝化合物光催化剂分解废水中有害物质的光催化效率。

发明的详细说明

将一定量含铁化合物或含铝化合物的光催化剂粉未和一种光催化剂的添加剂粉未，通过鼓入空气或/和旋转溶液，悬浮在待处理的废水中，同时用光照射，使其化学分解废水中的有害物质。所说的有害物质包括有机物，无机物和微生物，例如酚类，各种卤代有机物，芳香族化合物，含氮，氧有机物，氰化物，含氮、氧无机物，重金属离子，大肠杆菌等某些细菌，特别是对废水中的酚类化合物。所说的铁化合物是Fe₂O₃，FeO，Fe₃O₄，FeS，它们可以是天然矿石。例如磁铁矿石，赤铁矿石，黄铁矿石，也可以是加工制备后的纯物质，或是以某种氧化铁为主要成份的混合物。所说的含铝化合物可以是活性Al₂O₃（如r-Al₂O₃等）。α-Al₂O₃，Al（oH）₃，铝土矿，各种型号的分子筛，高岭土，或各种氧化铁和氧化铝不同比例的混合物。光催化剂粉未的粒度必须在50目以上，大于100目更好。光催化剂投入量为待处理废水重量的 1/1000 ～ 20/1000 。最好为 5/1000 ～ 15/1000 ，待处理的废水的PH值必须调至碱性。所说的光催化剂的添加剂是一种钙的化合物，最好是氧化钙（（CaO），氢氧化钙（Ca（OH）₂）。添加剂与光催化剂的重量比为0.1∶1～4∶1，并且添加剂的量不得低于废水中COD的值。所说的添加剂可以预先和光催化剂混合后投入废水，也可以分别投入。光催化剂和添加剂通过鼓入空气或/和旋转溶液使其悬浮。光催化反应在常温常压（室温≤T≤100℃，P＝1atm），或高温高压（T≥100℃，P≥1atm）下进行。照射光源为紫外光，可见光或太阳光。光源尽可能接近被处理的废水，以液浸式灯源为佳。废水池必须透光良好，对液浸式灯源，废水池可以是其它不透光材料。废水样品含酚量的测定以及测定前样品的预处理，均采用环境污染物的分析及预处理中的标准方法（4-氨基安替吡啉（4-AAP）比色法）。

本发明所说的光催化剂在本发明所说的加入光催化剂的添加剂等光催化条件下，适应性强，稳定性好，成本低，并且有很高的除污活性。可以处理各种含酚废水和其它有机质废水。不会引入二次污染。该方法最适宜用于含酚几+PPm以下的废水中酚的最终达标处理，以及几百PPm至上千PPm含酚量的废水前处理。

下面由实施例进一步说明本发明：

实施例1、取某炼油厂含酚40PPm的炼油废碱水60ml（测出其COD＝1500PPm，含有CN.硫化物等等）。倒入直径30mm，长120mm的园柱形石英反应池内，调节PH＝12，加入经磁选的250目～300目的磁铁矿光催化剂粉未400mg，和添加剂CaO粉未300mg，鼓入空气（1.3L/分），使光催化剂及其添加剂悬浮，用200W汞灯距反应池3cm处未恒温光照，1小时后，将反应液过滤，取一定量澄清液蒸馏，进行样品测定前预处理，后测出馏出液酚含量降至0。

实施例1的对比实验，取实施例1的废水60ml，不加入添加剂CaO，用NaOH调节PH＝13.4。其余条件同实施例1。1小时光照后，经处理测得馏出液酚含量降至13PPm。

实施例2，取某页岩油厂经过滤的页岩干馏废水（PH＝4）20ml。用蒸馏水稀释至60ml，调节反应液PH＝12（测得酚含量63PPm，COD2500PPm，同时含有CN。硫化物等杂质），加入磁铁矿光催化剂粉未300mg和添加剂CaO粉未600mg，其余条件同实施例1，光照2小时后，经处理测出酚含量降至0。

实施例3，以r-Al₂O₃为光催化剂，CaO为添加剂，光催化处理含酚溶液的结果如表1所示。除表1注明的条件外，其余条件同实施例1。

表1、铝化合物作光催化剂的实验结果

以及添加剂的对比实验结果

实施例	添加剂量（mg)	光催化剂量(mg)	反应PH值	光照前酚含量(ppm)	光照后酚含量(ppm)
						3	300	400	12	30	0
对比实例	0	400	13	30	0.3

表中反应液为配制的苯酚水溶液，光照反应时间均为1小时。

Claims (3)

1、一种改进的光催化处理废水中有害物质的方法，所说的光催化是使用紫外光，可见光或太阳光照射悬浮在废水中的光催化剂，同时鼓入空气或/和旋转溶液，调节废水的PH至碱性，所说的有害物质包括有机物，无机物和微生物，例如酚类，各种卤代有机物，芳香族化合物，含氮，氧有机物，氰化物，含氮、氧无机物，重金属离子，大肠杆菌等某些细菌，特别是对废水中酚的化合物，所说的光催化剂是含铁化合物或含铝化合物，例如Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeS，以及磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、Al₂O₃、分子筛、高岭土等，本发明的特征是，在使用铁化合物或铝化合物作为光催化剂进行光催化处理废水中有害物质，特别是酚时，还要有一种添加剂参加，所说的添加剂是一种钙的化合物，特别是氧化钙和氢氧化钙，添加剂的量不低于废水中COD的量，同时与光催化剂的重量比为0.1∶1～4∶1。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的钙的化合物是氧化钙（CaO）。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的钙的化合物是氢氧化钙（Ca（OH）₂）。