CN106882866A - 双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，所述方法包括以下步骤：a、将废水加入到反应器中，加入负载型臭氧催化氧化非均相催化剂后，加入双氧水溶液混合；b、将臭氧通过反应器底部的微孔钛板以微气泡形式均匀通入反应器中，进行处理废水反应。本发明公开的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法产生更多的羟基自由基，对废水进行强催化氧化处理，对于废水中的高稳定性、难降解的有机物有良好的去除效果。

Description

双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体地说，涉及一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法。
背景技术
目前，工业废水排放量日益增加，且成分复杂，对环境和人类造成了巨大的危害，抗生素废水是公认的污染源之一，近年来，随着医药化工行业的快速发展，产生了大量的抗生素废水，抗生素生产废水中有机物氨氮和硫酸盐等浓度高，且含有生物抑制性物质，废水成分复杂，可生化性差，属于高浓度难降解有机废水。可长期留存于环境中，对人类健康造成了极大危害。随着抗生素废水排放量的增加及成分的复杂化，传统的二级生化处理工艺难以满足新的排放标准的要求，因此急需开发新型高效的处理技术。
臭氧具有强氧化性，能够直接氧化水中的有机物，不产生二次污染，在给水处理领域有着广泛的应用。但还存在很多问题，臭氧在水中不稳定，传质效率低，导致臭氧的实际利用率不高，增加了处理成本，且臭氧氧化选择性高，对某些有机污染物的反应速率低，去除率低，矿化度低，影响其工业的应用。催化臭氧氧化是利用臭氧在催化剂作用下产生更多的有强氧化能力的中间产物如羟基自由基(·OH)氧化分解水中有机污染物，这些中间产物氧化能力极强，反应无选择性，能快速氧化分解臭氧无法氧化的高稳定性、难降解的有机物，该技术是近年来发展起来的新型臭氧氧化方法。
催化臭氧化可分为均相催化臭氧化和非均相催化臭氧化，均相催化臭氧化技术因存在二次污染，药剂费用消耗高，成本增大，在被处理水中引入金属离子，增加出水中金属离子浓度等缺点而限制了该技术的使用范围。非均相催化臭氧化技术不仅能够显著提高臭氧氧化效率，并且催化剂易于与水分离，可重复使用，既避免了催化剂的流失，也降低了后续处理成本。目前非均相催化臭氧化技术的研究大多针对于炼化废水，造纸废水，和印染废水等相对较容易降解的废水，但是此技术对与难降解的抗生素废水的降解不是很理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法。
一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，包括以下步骤：
a、将废水加入到反应器中，加入负载型臭氧催化氧化非均相催化剂后，加入双氧水溶液混合；
b、将臭氧通过反应器底部的微孔钛板以微气泡形式均匀通入反应器中，进行处理废水反应。
进一步的，步骤a中所述负载型臭氧催化氧化非均相催化剂在废水中的加入量为1‐8g/L。
进一步的，步骤b中臭氧的通入量为29.6-118mg/L。
进一步的，加入的双氧水物质量与臭氧物质量比为0.1-0.5。
进一步的，步骤a中所述的双氧水溶液的质量分数为30％。
进一步的，步骤b中处理废水反应的时间为20-60min。
进一步的，所述废水为抗生素工业废水。
进一步的，所述的负载型臭氧催化氧化非均相催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分。
进一步的，所述载体为活性炭，硅藻土，沸石，陶粒，γ-Al2O3，分子筛中的一种。
进一步的，所述活性组分包含氧化铁。
本发明所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法具有以下有益效果：
1、本发明利用双氧水与臭氧的协同作用，选择负载型臭氧催化氧化非均相催化剂，一方面双氧水作为引发剂，与臭氧构成催化氧化体系，促进臭氧分解羟基自由基，另一方面双氧水作为氧化剂与催化剂构成非均相类Fenton氧化体系，催化剂促进双氧水分解生成羟基自由基，另外，催化剂与臭氧构成催化氧化体系，促进臭氧分解羟基自由基，因此，本发明公开的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法产生更多的羟基自由基，对废水进行强催化氧化处理，对于废水中的高稳定性、难降解的有机物有良好的去除效果。
2、本发明将臭氧通过反应器底部的微孔钛板以微气泡形式均匀通入反应器中，使得臭氧气体，双氧水、废水，催化剂三相充分接触，完成对废水的强催化氧化处理。
3、本发明双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，臭氧利用率高，电耗低，整个过程操作简单，对设备和反应条件无特殊要求，节省成本。
4、本发明负载型臭氧催化氧化非均相催化剂活性组分包含氧化铁，氧化铁与双氧水构成非均相类Fenton反应，具有更优异的效果，且负载氧化铁的催化剂对臭氧分解羟基自由基能力强，具有更加优异的废水处理能力。
具体实施方式
本发明公开了一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，包括以下步骤：
a、将废水加入到反应器中，加入以γ-Al2O3为载体，以氧化铜、氧化铁为活性组分的非均相催化剂，催化剂的加入量为m1，加入质量分数为30％双氧水溶液混合，加入双氧水的物质量与臭氧物质量比为n1；
b、将臭氧通过反应器底部的微孔钛板以微气泡形式均匀通入反应器中，臭氧的通入量为m2，处理废水反应的时间为T。
实施例1-8：
按照上述双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，所述废水的COD为800mg/L，PH＝7,为非正常二级生化后抗生素废水，实施例1-8各步骤工艺参数如下表1所示：
表1工艺参数表
实施例9-14研究了负载型臭氧催化氧化非均相催化剂的载体种类及活性组分的影响，各变量工艺参数值如下表2所示，其处理方法及其它工艺参数均与实施例3相同。
实施例9-14：
表2催化剂载体及活性组分的影响
实施例 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
载体种类 活性炭 硅藻土 陶粒 分子筛
活性组分 氧化铜 氧化镍 氧化钴 氧化锰 氧化铁 氧化铁
按照上述的实施例1-14双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，处理废水的COD为800mg/L，PH＝7，为非正常二级生化后抗生素废水，测试抗生素废水COD去除率，结果如下表3所示。
表3废水COD去除率测试表
设置对比例1-4，对比例1只选择臭氧单独催化氧化处理废水；对比例2加入催化剂和臭氧催化氧化处理废水；对比例3选择双氧水和催化剂处理废水；对比例4选择臭氧和双氧水处理废水，对比例1-4其他条件参数均与实施例3相同。
表4不同处理废水条件的影响
对比例 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
处理废水条件 臭氧 臭氧/催化剂 双氧水/催化剂 双氧水/臭氧
对比例1-4处理废水的COD为800mg/L，PH＝7，为非正常二级生化后抗生素废水，测试抗生素废水COD去除率，结果如下表5所示。
表5废水COD去除率测试表
对比例 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
COD去除率 15.3％ 46.5％ 35.3％ 32.5％
本发明公开的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法对废水进行强催化氧化处理，COD去除率高，对于废水中的高稳定性、难降解的有机物有良好的去除效果。

Claims (10)

1.一种双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a、将废水加入到反应器中，加入负载型臭氧催化氧化非均相催化剂后，加入双氧水溶液混合；
b、将臭氧通过反应器底部的微孔钛板以微气泡形式均匀通入反应器中，进行处理废水反应。
2.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，步骤a中所述负载型臭氧催化氧化非均相催化剂在废水中的加入量为1‐8g/L。
3.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，步骤b中臭氧的通入量为29.6-118mg/L。
4.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，加入的双氧水物质量与臭氧物质量比为0.1-0.5。
5.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，步骤a中所述的双氧水溶液的质量分数为30％。
6.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，步骤b中处理废水反应的时间为20-60min。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，所述废水为抗生素工业废水。
8.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，所述的负载型臭氧催化氧化非均相催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分。
9.根据权利要求8所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，所述载体为活性炭，硅藻土，沸石，陶粒，γ-Al2O3，分子筛中的一种。
10.根据权利要求9所述的双氧水协同臭氧非均相催化氧化处理废水的方法，其特征在于，所述活性组分包含氧化铁。
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