CN104418423A - 一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法 - Google Patents

一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法;将花生壳粉与60%磷酸溶液以固液比1∶1-1∶3浸渍,将料液移至坩埚活化,冷却后用1%盐酸溶液洗涤,用去离子水将其洗至pH=7,置于烘箱中于105℃烘干至恒重,经过研磨或球磨粉碎后过筛;将花生壳活性炭浸渍于质量浓度为0.1-10%的过渡金属离子溶液中,固液比为1∶1-1∶10,烘干,焙烧,研磨;将其加入到含反渗透浓水的臭氧氧化污水处理体系中,臭氧氧化污水处理温度为5-35℃;处理完毕,将花生壳活性炭负载金属离子催化剂分离出来,用于下一次的催化过程;本方法催化剂孔道丰富,比表面积大,表面活性基团多,对污水中的有机污染物具有较强的吸附和催化作用。

Description

一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法
技术领域
[0001] 本发明属于废水处理技术和环境催化技术领域,具体涉及一种以花生壳活性炭负 载金属离子为催化剂臭氧氧化反渗透浓水的方法。
背景技术
[0002] 反渗透技术具有出水水质好、回收率高等特点已被成功应用于工业污水回用。在 炼化企业中,工业废水经处理后进入反渗透工艺装置,硬度离子和有机物得到较大程度的 去除,其出水可直接回用于锅炉。但是,反渗透工艺产生大量的浓水,其中不仅盐度高,还含 有较高浓度的有毒有害有机物,其直接排放不仅浪费水资源,还会造成生态环境的严重污 染。因此,不管是回流至反渗透进水中继续处理还是提高反渗透收水率后直接排放,反渗透 浓水都需要进行有机物的深度处理。
[0003] 臭氧氧化在常温常压下反应,操作方便、氧化能力强,在有机污染物的氧化降解方 面应用前景广阔。由于单独臭氧氧化效率不高,与催化技术连用的催化臭氧氧化工艺备受 关注,其中关键是高效催化剂的开发。近年来,以固体催化剂表面为活性中心的多相催化因 其可以多次使用、避免二次污染而成为催化臭氧氧化领域的发展趋势。
[0004] 活性炭具有发达的空隙结构、巨大的比表面积和表面非极性的化学特征,以活性 炭为载体有助于改善催化剂和污染物之间的传质。花生壳粉作为一种农业废弃物,经常被 用于制备炭化材料来吸附重金属和有机污染物如酚、染料等,但目前为止,以花生壳活性炭 为载体的催化剂用于臭氧氧化处理废水,特别是反渗透浓水方面,尚未见任何报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供的一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法,将花生壳活性 炭负载金属离子加入到含反渗透浓水的臭氧氧化污水处理体系中,促进浓水中有机污染物 的降解;其中,所述花生壳活性炭负载过渡金属离子作为催化剂,过渡金属离子在催化剂中 的质量百分比浓度为〇. 1-10%,其用量为〇. 〇l-l〇g/L。
[0006] 本发明提供的一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法,其包括以下步骤:
[0007] (1)花生壳活性炭的制备:将洗净、烘干的花生壳粉碎过筛,制得花生壳粉;将花 生壳粉与60%磷酸溶液以固液g/g比1:1-1:3浸渍8-24h,再将料液移至坩埚于马弗炉中在 500〜600°C下活化1〜5h,冷却后用1%盐酸溶液洗涤,再用去离子水将其洗至pH=7,置于 烘箱中于l〇5°C烘干至恒重,经过研磨或球磨粉碎后过筛;
[0008] (2)催化剂的制备:将花生壳活性炭分别浸渍于质量浓度为0. 1-10%的过渡金属 离子溶液中,固液g/g比为1:1-1:10,摇床振荡12-24h,过滤后置于烘箱中105°C烘干,烘干 后的样品在马弗炉中400-500°C焙烧2-6h,经过研磨或球磨粉碎后过筛,得到所述催化剂;
[0009] (3)将花生壳活性炭负载金属离子加入到含反渗透浓水的臭氧氧化污水处理体系 中,臭氧氧化污水处理温度为5-35°C ;加入量为0. 01-10g/L ;
[0010] (4)催化剂的回收:臭氧处理完毕,通过静置、离心或过滤,将花生壳活性炭负载金 属离子催化剂分离出来,用于下一次的催化过程。
[0011] 在本发明的实施过程中,优选地,花生壳粉、花生壳活性炭以及制备的催化剂在粉 碎后可以通过100目的筛子过筛。
[0012] 发明的效果
[0013] 本发明的有益效果:采用花生壳活性炭负载金属离子作为催化剂后,在相同的臭 氧投加量下,对污水中有机污染物的降解速率有所加快,矿化程度显著提高。具体提高程度 与催化剂中过渡金属种类、催化剂的量以及反应条件(包括温度、搅拌速率、污染物浓度、臭 氧投加量、污水PH值等)有关。
[0014] 本发明具有以下技术优势:(1)花生壳活性炭作为催化剂的载体成本低廉、制备 方法简单,孔道丰富,比表面积大,且表面活性基团多,对污水中的有机污染物具有较强的 吸附、催化作用;(2)花生壳活性炭负载过渡金属离子后在催化臭氧化条件下具有较好的 稳定性,重复使用多次,催化效果能够得到较好的保持。
附图说明
[0015] 图1实施例1所得花生壳活性炭扫描电镜结果,a为商用活性炭;b为花生壳活性 炭。
[0016] 图2实施例3随pH变化COD去除率变化曲线,a为单独臭氧氧化(无催化剂),b为 花生壳活性炭负载铜离子催化臭氧氧化。
[0017] 图3实施例4随臭氧氧化时间COD去除率变化曲线,a为单独臭氧氧化(无催化 剂),b为花生壳活性炭负载铜离子催化臭氧氧化。
[0018] 图4实施例5花生壳活性炭负载金属离子催化剂的多次使用效果。
具体实施方式
[0019] 本发明以处理反渗透浓水为例,来说明其催化效果与实施方式,但本发明的范围 不限于此。
[0020] 实施例1
[0021] 将花生壳粉与60%磷酸溶液以固液g/g比1:2浸渍14h,将料液移至坩埚于马弗 炉中550°C活化2h,冷却,用1%盐酸溶液洗涤,再用去离子水将其洗至pH=7,置于烘箱中于 105°C烘干至恒重,经过研磨或球磨粉碎后过100目筛,制得花生壳活性炭,其扫描电镜结 果见图I (a为商用活性炭;b为花生壳活性炭)。通过氮气低温吸附脱附等温线,得到商用 活性炭和花生壳活性炭的表面物理化学性质,见表1。可以看出,花生壳活性炭孔道丰富,具 有较大的比表面积。
[0022] 表 1
[0023]
Figure CN104418423AD00051
[0024] 实施例2
[0025] 将花生壳活性炭浸渍于质量浓度为5%的Cu2+溶液中(固液比为1:10),摇床振荡 24h,过滤后于烘箱中105°C烘干,再置于马弗炉中400°C焙烧4h,冷却后粉碎过筛(100目), 制得催化剂,通过氮气低温吸附脱附等温线,得到花生壳活性炭负载金属离子催化剂的表 面物理化学性质,见表2。可以看出,制得的催化剂的比表面积有所提高。
[0026] 表 2
Figure CN104418423AD00052
[0028] 实施例3
[0029] 在2L反渗透浓水中调节pH为3、5、7、9、11,添加 Sg花生壳活性炭负载铜离子催化 齐ϋ,在反应温度20°c下通入臭氧,控制臭氧投加量为30mg/L,反应60min后,测定并计算COD 的去除率。结果如图2所示,a为单独臭氧氧化(无催化剂),b为花生壳活性炭负载铜离子 催化臭氧氧化。表明催化剂的加入显著促进了污水中有污染物的降解。
[0030] 实施例4
[0031] 在2L反渗透浓水(pH=9)中添加 Sg花生壳活性炭负载铜离子催化剂,在反应温度 20°C下通入臭氧,控制臭氧投加量为30mg/L,测定并计算随反应时间COD的去除率。结果如 图3所示,a为单独臭氧氧化(无催化剂),b为花生壳活性炭负载铜离子催化臭氧氧化。
[0032] 实施例5
[0033] 在2L反渗透浓水(pH=9)中添加 Sg花生壳活性炭负载铜离子催化剂、花生壳活性 炭负载锰离子催化剂和花生壳活性炭负载铁离子催化剂,在反应温度20°C下通入臭氧,控 制臭氧投加量为30mg/L,反应60min后,测定并计算COD的去除率。反应结束后,静置将催 化剂分体分离出,再投入到2L反渗透浓水(pH=9)中,在反应温度20°C下通入臭氧,控制臭 氧投加量为30mg/L,反应60min后,测定并计算COD的去除率。如此的利用过程持续3次。 结果如图4所示,催化剂在3次使用中催化活性保持较好。

Claims (1)

1. 一种催化臭氧氧化处理反渗透浓水的方法,其特征在于:包括以下步骤: (1) 花生壳活性炭的制备:将洗净、烘干的花生壳粉碎过筛,制得花生壳粉;将花生壳 粉与60%磷酸溶液以固液g/g比1:1-1:3浸渍8-24h,再将料液移至坩埚于马弗炉中在 500〜600°C下活化1〜5h,冷却后用1%盐酸溶液洗涤,再用去离子水将其洗至pH=7,置于 烘箱中于l〇5°C烘干至恒重,经过研磨或球磨粉碎后过筛; (2) 催化剂的制备:将花生壳活性炭分别浸渍于质量浓度为0. 1%-10%的过渡金属离子 溶液中,固液g/g比为1:1-1:10,摇床振荡12_24h,过滤后置于烘箱中105°C烘干,烘干后的 样品在马弗炉中400-500°C焙烧2-6h,经过研磨或球磨粉碎后过筛,得到所述催化剂; (3) 将花生壳活性炭负载金属离子加入到含反渗透浓水的臭氧氧化污水处理体系中, 臭氧氧化污水处理温度为5-35°C ;加入量为0. 01-10g/L ; (4) 催化剂的回收:臭氧处理完毕,通过静置、离心或过滤,将花生壳活性炭负载金属离 子催化剂分离出来,用于下一次的催化过程。
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