CN105195135A - 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法 - Google Patents

一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105195135A
CN105195135A CN201510691599.2A CN201510691599A CN105195135A CN 105195135 A CN105195135 A CN 105195135A CN 201510691599 A CN201510691599 A CN 201510691599A CN 105195135 A CN105195135 A CN 105195135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ozone
mncl
composite material
cnt
kmno
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510691599.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105195135B (zh
Inventor
王新海
赵伟玲
周艳梅
张庆友
武军杰
付学港
马珍珍
暴冲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yu Lai (shanghai) Environmental Protection Science And Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Yu Lai (shanghai) Environmental Protection Science And Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yu Lai (shanghai) Environmental Protection Science And Technology Development Co Ltd filed Critical Yu Lai (shanghai) Environmental Protection Science And Technology Development Co Ltd
Priority to CN201510691599.2A priority Critical patent/CN105195135B/zh
Publication of CN105195135A publication Critical patent/CN105195135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105195135B publication Critical patent/CN105195135B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明属于废水处理催化剂技术领域,尤其涉及一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法,本发明的碳纳米管、MnO2二元复合材料对曝气臭氧高级氧化工艺的强化起到了明显的促进作用,充分利用了碳纳米管具有催化臭氧氧化,易与废水分离、易活化和便于连续性操作的特点,具有较好的应用前景,同时本发明解决了碳纳米管的分散效果不理想的问题,使臭氧溶解速率明显提升,提高了臭氧在水中的溶解率,同时降低了臭氧发生器的能耗,从而对生活污水及生活废水的高效处理提供了保障。

Description

一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法
技术领域
本发明属于废水处理催化剂技术领域,尤其涉及一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法。
背景技术
工业革命之后,随着经济的高速发展,环境问题也日益凸显,人们在工业生产和日常生活中排放出了大量的工业废水和生活污水,如果对这些污废水处理不当,甚至没有后续处理,那么不仅会对环境造成严重污染,甚至会一定程度上损害人们的身体健康。并且由于现代化农业的发展引起农业废水的任意排放,这些农业废水的成分复杂且易造成地下水源的污染。据保守估计,我国每年的污水排放量高达数百亿吨,有近八成的废水未经任何处理就被排入河湖,造成环境的日益恶化。最近几年来,国家虽然在工业和农业废水的处理上取得了不错的成效,但是生活污水的问题仍然没有得到相应的重视及改善。
国内外环保领域一直将如何提高生活污水及生活废水的高效处理视为难题,有机废水治理技术中的曝气技术具有投资少、见效快、无二次污染的特点,已被越来越广泛的应用。曝气是指将空气中的氧向液体中转移的过程,其目的是获得足够的溶解氧,从而达到水体中的溶解氧增多,除铁,除锰或促进需氧微生物降解有机物等目的。而目前国内外常见的曝气技术主要有有鼓风曝气,机械曝气两大类:鼓风曝气指的是利用鼓风机将空气或其他气体强制加入到水体或液体中的过程;机械曝气指的是借助于机械作用使空气或其他气体进入液体的过程。而曝气高级氧化臭氧氧化法也因其自身氧化速度快、无二次污染、无污泥产生等特点逐渐成为污水深度处理的热点之一。臭氧具有灭菌,氧化,脱色,除异味的作用,并且臭氧分解后无残留物,也就不存在二次污染的问题。
气体在气相中的分压和在液相中的浓度是影响气体在气液两相之间转移速率的主要因素。在相同温度和分压下,一种气体在水中(无其他影响因素)的溶解度(常称平衡浓度)是恒定的;当该气体的浓度大于平衡浓度时,则从水中逸出;小于平衡浓度时,气体溶入水中。简单来讲,如果含有不少于两种组分的体系之中存在着浓度梯度,那么其中的每种组分都有着从高浓度向低浓度方向转移的趋势,这种转移的过程称为质量传递,简称为传质。这就相当于一个瓶颈,而如何突破这一瓶颈,也即如何提高其气体在水中的溶解度或者溶解速率也就成了比较关键的问题。因此如何提高气体在水中的溶解速率及溶解率以此来提高曝气效率和节约成本一直是环保界的难题,即气液传质是曝气工艺中的核心环节之一,其传质效率可以直接影响到后续的水处理进度,所以研究怎样可以改善气液传质效率对于强化整个曝气过程及高级氧化过程具有十分重要的意义。而通过添加不同的固相介质可以来增加气液传质效率。
对于已经运行的反应体系或者是已经成型的反应装置来说,固相介质可以理解为水处理工艺体系中的软组织或者是当作多相流曝气反应中的填料,已有研究表明,他可以较为有效地提高现有的操作环境下化学反应的效率,并且在提升曝气工艺总的处理能力方面或许可以发挥重要作用。
臭氧高级氧化技术作为一种新型水处理技术在水处理中已经被应用的越来越广泛,它是近年发展起来的备受人们关注的一种有机污染物氧化去除新技术,臭氧高级氧化技术指的是利用臭氧在水体中与水反应产生具有极强氧化性的羟基自由基,羟基自由基既能够氧化分解和矿化有机物水中的有机物。但是在实际应用中也存在着不少无可避免的问题,例如,臭氧发生器的能耗高,而臭氧的产率又不高,并且臭氧及其不稳定,容易分解等。但是臭氧作为一种强氧化剂,其在水处理中的作用是无可取代的,因此尝试着在现有的条件下提高臭氧在水中的溶解量势不可挡。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,而提供一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法。
本发明的目的是这样实现的:
一种臭氧促溶纳米复合材料,其特征在于:包括以下重量分数原料:KMnO432~38份,MnCl265~71份,碳纳米管10~30份,去离子水100~300份,无水乙醇100~300份。
一种臭氧促溶纳米复合材料的制作方法,其特征在于:按照所述原料重量分数将KMnO4和MnCl2分别溶于去离子水中,配置成0.01mol·L-1的KMnO4溶液100mL和0.015mol·L-1的MnCl2溶液100mL,将碳纳米管通过超声波分散仪分散到MnCl2溶液中,超声波分散仪的使用频率为35000-45000Hz,温度为32℃-38℃,同时在不断搅拌情况下,搅拌机转速范围300转/min-400转/min,以25mL/min的速率将KMnO4溶液滴加入到碳纳米管、MnCl2混合溶液中,并于室温下20℃-26℃持续搅拌6h-7h,停止反应,抽滤,按照所述重量分数分别取去离子水和无水乙醇,分别洗涤3次,将得到的粉末放入空气干燥箱中在108℃-112℃烘干11h-13h,即得到碳纳米管-MnO2二元复合材料。
本发明的积极效果:本发明的碳纳米管、MnO2二元复合材料对曝气臭氧高级氧化工艺的强化起到了明显的促进作用,充分利用了碳纳米管具有催化臭氧氧化,易与废水分离、易活化和便于连续性操作的特点,具有较好的应用前景,同时本发明解决了碳纳米管的分散效果不理想的问题,使臭氧溶解速率明显提升,提高了臭氧在水中的溶解率,同时降低了臭氧发生器的能耗,从而对生活污水及生活废水的高效处理提供了保障。
应用方法:曝气多相流反应器采用底部曝气方式。气源为臭氧发生器产生的气体,中间接转子流量计,控制进气量为1L/min,进水量为250ml,利用臭氧测定仪每10秒记录一个数据。
实验效果对比:
实验组为添加0.01g碳纳米管、MnO2二元复合材料进行臭氧溶解实验,对照组为臭氧自然溶解实验。
实验步骤如下:
步骤1)、在250ml量筒中中注入蒸馏水,将臭氧检测仪探头置于1/2水深处,用检测仪测定水中的臭氧浓度;
步骤2)、对溶解臭氧水检测仪进行调零,直至显示屏上出现0.00ppm;
步骤3)、调节流量计使臭氧进气量为1L/min,开启臭氧发生器曝气1min后确保气相中臭氧浓度稳定;
步骤4)、将曝气头插入量筒底部,开始正常曝气;
步骤5)、每10s记录一个数据,直至抽样检测仪显示数据稳定为止;
步骤6)、处理实验数据。
通过上述实验可以看出,在添加0.01g本发明材料于曝气体系中后,臭氧溶解速率明显提升,并且所添加的固体介质对于气含率(气相占气液混合物体积的百分率)的影响也比较显著,即提高了臭氧在水中的溶解率,这说明固体介质通过某种作用路径来强化了单位气液接触面积的传质效率,并且作为体系反应中常用的化学促进剂来增加了臭氧在水中的溶解率。
附图说明
图1为臭氧溶解实验图。
具体实施方式
实施例1:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.65g,碳纳米管0.1g,去离子水1ml,无水乙醇1ml。
一种臭氧促溶纳米复合材料的制作方法,按照所述原料重量分数将KMnO4和MnCl2分别溶于去离子水中,配置成0.01mol·L-1的KMnO4溶液100mL和0.015mol·L-1的MnCl2溶液100mL,将0.1g的碳纳米管通过超声波分散仪分散到MnCl2溶液中,超声波分散仪的使用频率为35000-45000Hz,温度为32℃-38℃,同时在不断搅拌情况下,搅拌机转速范围300转/min-400转/min,以25mL/min的速率将KMnO4溶液滴加入到碳纳米管、MnCl2混合溶液中,并于室温下20℃-26℃持续搅拌6h-7h,停止反应,抽滤,按照所述重量分数分别取去离子水和无水乙醇,分别洗涤3次,将得到的粉末放入空气干燥箱中在108℃-112℃烘干11h-13h,即得到碳纳米管-MnO2二元复合材料。
以下实施例中臭氧促溶纳米复合材料的制作方法与实施例1相同,不再赘述。
实施例2:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.65g,碳纳米管0.1g,去离子水1ml,无水乙醇1ml。
实施例3:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.71g,碳纳米管0.1g,去离子水1ml,无水乙醇1ml。
实施例4:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.65g,碳纳米管0.3g,去离子水1ml,无水乙醇1ml。
实施例5:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.65g,碳纳米管0.1g,去离子水3ml,无水乙醇1ml。
实施例6:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.65g,碳纳米管0.1g,去离子水1ml,无水乙醇3ml。
实施例7:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.71g,碳纳米管0.3g,去离子水3ml,无水乙醇3ml。
实施例8:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.32g,MnCl20.71g,碳纳米管0.3g,去离子水3ml,无水乙醇3ml。
实施例9:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.65g,碳纳米管0.3g,去离子水3ml,无水乙醇3ml。
实施例10:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.71g,碳纳米管0.1g,去离子水3ml,无水乙醇3ml。
实施例11:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.71g,碳纳米管0.3g,去离子水1ml,无水乙醇3ml。
实施例12:一种臭氧促溶纳米复合材料,包括以下重量分数原料:KMnO40.38g,MnCl20.71g,碳纳米管0.3g,去离子水3ml,无水乙醇1ml。
由于固相介质不断地在气液两相之间来回碰撞,从而减弱了气象与液相之间存在的气液双膜厚度,也就减少了气-液相界面传质扩散阻力,从而提高了气液传质的速率,这种固相介质在减少两项界面传质扩散阻力的同时又促进了气体的溶解,从而使水中的臭氧浓度增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用以限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种臭氧促溶纳米复合材料,其特征在于:包括以下重量分数原料:KMnO432~38份,MnCl265~71份,碳纳米管10~30份,去离子水100~300份,无水乙醇100~300份。
2.一种臭氧促溶纳米复合材料的制作方法,其特征在于:按照所述原料重量分数将KMnO4和MnCl2分别溶于去离子水中,配置成0.01mol·L-1的KMnO4溶液100mL和0.015mol·L-1的MnCl2溶液100mL,将碳纳米管通过超声波分散仪分散到MnCl2溶液中,超声波分散仪的使用频率为35000-45000Hz,温度为32℃-38℃,同时在不断搅拌情况下,搅拌机转速范围300转/min-400转/min,以25mL/min的速率将KMnO4溶液滴加入到碳纳米管、MnCl2混合溶液中,并于室温下20℃-26℃持续搅拌6h-7h,停止反应,抽滤,按照所述重量分数分别取去离子水和无水乙醇,分别洗涤3次,将得到的粉末放入空气干燥箱中在108℃-112℃烘干11h-13h,即得到碳纳米管-MnO2二元复合材料。
CN201510691599.2A 2015-10-23 2015-10-23 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法 Expired - Fee Related CN105195135B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510691599.2A CN105195135B (zh) 2015-10-23 2015-10-23 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510691599.2A CN105195135B (zh) 2015-10-23 2015-10-23 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105195135A true CN105195135A (zh) 2015-12-30
CN105195135B CN105195135B (zh) 2017-11-03

Family

ID=54943294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510691599.2A Expired - Fee Related CN105195135B (zh) 2015-10-23 2015-10-23 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105195135B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891297A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 江南大学 一种以二氧化锰一维纳米材料作为催化剂的臭氧化水处理方法
CN102306808A (zh) * 2011-06-24 2012-01-04 北京中航长力能源科技有限公司 一种空气电极用催化剂、空气电极及其制备方法
CN102814108A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 浙江大学 臭氧辅助催化分解高温烟气中挥发性有机污染物的方法
CN103972518A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种二氧化锰/碳纳米复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891297A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 江南大学 一种以二氧化锰一维纳米材料作为催化剂的臭氧化水处理方法
CN102306808A (zh) * 2011-06-24 2012-01-04 北京中航长力能源科技有限公司 一种空气电极用催化剂、空气电极及其制备方法
CN102814108A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 浙江大学 臭氧辅助催化分解高温烟气中挥发性有机污染物的方法
CN103972518A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种二氧化锰/碳纳米复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨忆新 等: "硅胶负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯的研究", 《环境科学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105195135B (zh) 2017-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chu et al. Enhanced treatment of practical textile wastewater by microbubble ozonation
CN204874211U (zh) 用于高含盐工业废水的综合处理装置
CN104710002A (zh) 一种两级微纳米曝气催化臭氧化废水处理系统
CN101774674B (zh) 过硫酸盐处理难降解有机废水的方法
CN102674528B (zh) 超声波协同臭氧处理低浓度甲醇废水处理方法
CN104710000B (zh) 一种超重力场中催化臭氧降解硝基苯类废水的方法及装置
CN105565620B (zh) 化工污泥稳定化的方法及处理装置
CN101863589A (zh) 一种应用臭氧催化氧化与内循环生物滤池组合进行污水深度处理的方法
CN106268854A (zh) 还原性氧化石墨烯负载纳米Fe3O4/Mn3O4复合材料及其制备和应用
CN107032476A (zh) 一种两级高级氧化废水深度处理方法
CN110436603A (zh) 一种超重力场中非均相催化臭氧降解苯酚废水的方法及装置
CN202643406U (zh) 一种高浓度高盐度难降解有机废水处理系统
CN107344794A (zh) 含酚废水达标排放处理系统
CN109231565A (zh) 一种降解含碘普罗胺废水的方法
He et al. Enhanced degradation of old landfill leachate in heterogeneous electro–Fenton catalyzed using Fe3O4 nano–particles encapsulated by metal organic frameworks
WO2014177031A1 (zh) 一种污水处理专用钯催化剂及其应用
JP4851400B2 (ja) ナノバブル含有磁気活水を用いた処理装置および処理方法、並びにナノバブル含有磁気活水製造装置
CN109081420A (zh) 一种臭氧协同过硫酸盐催化氧化处理废水的方法
Zhang et al. Degradation of dibutyl phthalate by ozonation in the ultrasonic cavitation–rotational flow interaction coupled-field: performance and mechanism
CN105642298A (zh) 还原性石墨烯负载纳米Ce0/Fe0复合材料及其制备方法和应用
JPH11197690A (ja) 有機性固形物含有廃水の嫌気性生物処理方法及び装置
CN108640330B (zh) 超重力强化萃取-催化O3/Ti4+处理高浓度硝基苯废水的方法及装置
CN105195135A (zh) 一种臭氧促溶纳米复合材料及其制作方法
CN104310678A (zh) 一种连续式催化等离子体水污染净化装置
Wang et al. Treatment of organic wastewater by ozone in a continuous rotating solid foam stirrer tank

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20151230

Assignee: HENAN PULV ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: YULAI (SHANGHAI) ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021980003631

Denomination of invention: The invention relates to an ozone solubilizing nano composite material and a preparation method thereof

Granted publication date: 20171103

License type: Common License

Record date: 20210514

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171103