CN108892199A - 一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺。包括以下步骤：(1)磷酸银复合光催化剂的制备；(2)将含盐苯酚废水排入到光催化反应池；(3)投加光催化剂到上述反应池中；(4)开启反应池内的曝气装置，对废水进行曝气处理；(5)在晴朗天直接利用太阳光对废水进行光照处理，在阴雨天和夜晚打开反应池顶部盖板的灯源；(6)光照反应结束后，将废水排入沉淀池；(7)将沉淀后的上清液排出；(8)回收沉淀池自然沉降的光催化材料，送回到光催化反应池。本发明实现了含盐苯酚废水的高效光降解，具有工艺简单、无二次污染等优点。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料光催化应用、环保技术领域，具体涉及一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺
背景技术
随着经济的进步，工业亦是迅速发展，随着而来的是大量工业废水的排放和处理问题。其中苯酚废水是一种常见的废水，来源十分广泛,在石化、制药、纺织、造纸、染料、油漆、冶金、天然气等产业中都会产生苯酚废水。苯酚废水的不达标排放,会直接导致农作物、动物等死亡,或是聚积于水、土壤等自然介质中,影响生态平衡,或是通过饮食、皮肤接触等途径威胁人们生活和生命安全。又因大量的工业生产废水同时含有较高浓度的盐度，生物法等常规的废水处理工艺也因此受到限制。因此，开发绿色、高效的技术用于含盐苯酚废水的处理是十分必要的。
本发明针对这一现状，采用光催化技术对含盐苯酚废水进行降解矿化。本发明在晴朗天可直接利用太阳光作为光源对废水进行处理，阴雨天或夜间则可通过开启灯源作为光源，可实现废水的持续处理。此外，本发明采用的光催化剂具有高效的可见光光催化降解能力，可在较高有机负荷的条件下实现短时间高效降解苯酚。本发明的光催化剂还可耐受0.2mol/L的Na2SO4盐度，因此可不对含盐苯酚废水进行稀释或可大幅减少稀释倍数，同时达到节水节能的目的。
发明内容
本发明提供一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，可实现苯酚的高效降解矿化，同时具有工艺简单、处理成本低、无二次污染等优点。
一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，包括以下步骤：
步骤1)磷酸银复合光催化剂的制备；
步骤2)将含盐苯酚废水排入到光催化反应池；
步骤3)投加光催化剂到上述反应池中；
步骤4)开启反应池内的曝气装置，对废水进行曝气处理；
步骤5)在晴朗天直接利用太阳光对废水进行光照处理，在阴雨天和夜晚打开反应池顶部盖板的灯源；
步骤6)光照反应结束后，将废水排入沉淀池；
步骤7)将沉淀后的上清液排出；
步骤8)回收沉淀池自然沉降的光催化材料，送回到光催化反应池。
优选的，步骤1)所述磷酸银复合光催化剂的制备过程为将碳纳米管和聚苯胺加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中进行超声处理1～5h，将AgNO3溶液逐滴加入上述混合溶液中并持续避光搅拌6～20h，而后加入Na2HPO4·12H2O溶液并避光搅拌1～6h，用水和乙醇洗涤数次，真空干燥后制得磷酸银复合光催化剂。
进一步，步骤2)所述含盐苯酚废水中盐成分主要为0.05～0.2mol/L的Na2SO4，苯酚浓度为5～30mg/L。
优选的，步骤2)所述光催化反应池的池体为长方体，其长为5～6m，宽为2～3m，高为1～2m；反应池上方设有放置盖板的支架，支架上放置可收放的顶部盖板，两块盖板对称放置，倾斜角为45°。
进一步，步骤2)所述含盐苯酚废水的进水体积为10～21m3，水深不超过1.2m，污染物和光催化材料的负荷为100～200mg/g，处理时间为20～40min。
优选的，步骤4)所述曝气装置水平安装于反应池底部，直径为215mm的微孔曝气器，曝气器安装间距为30～50cm。
优选的，步骤5)所述顶部盖板与支架之间设有滑行轨道，顶部盖板下方放置灯源为管状光催化LED灯或氙灯。
优选的，步骤6)所述的沉淀池总高为3～5m，沉淀池上部为圆柱体，下部为圆锥体，半径为1.5～2m。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可实现苯酚废水在短时间内的高效降解矿化。
(2)本发明可实现废水的持续处理，晴朗天可直接利用太阳光，夜间可利用灯光作为光源。
(3)本发明工艺及操作简单易行、绿色无二次污染。
附图说明
图1为一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺。
图2为光催化反应池的结构简图，其中图2a为主视图，图2b为左视图，图2c为俯视图，图2d为反应池底部曝气器排布简图。图中所示附图标记如下：
1-反应池上方用于放置盖板的支架；2-光催化反应池；3-微型曝气器。
图3为太阳光下苯酚降解效果图。
图4为氙灯光照下苯酚降解效果图。
具体实施方式
实施例1：
选取苯酚浓度为25mg/L，Na2SO4浓度0.1mol/L，体积为10m3的苯酚废水为目标污染物，加入制备的制备所得的光催化材料2kg，利用太阳光作为光源，对污染物进行降解。具体步骤如下：
(1)称取2kg光催化材料于10m3的亚甲基蓝废水中，进行搅拌混匀。
(2)将废水引入在太阳光下的光催化反应池中。
(3)开启曝气装置，并开始反应计时；
(4)每隔2min用5mL注射器吸取3～4mL的反应溶液，并将溶液过0.22μm的水系聚醚砜滤头。
(5)将过滤得到的溶液用HPLC进行浓度测定。同时以未加光催化材料反应体系作为空白对照组，测试结果如图3所示。
(6)将光催化反应装置中反应完毕的废水引入沉淀池中，自然沉降60min后，将其上清液排出，并将沉淀区的材料用泵重新回收至反应池。
实施例2：
选取苯酚浓度为25mg/L，Na2SO4浓度0.1mol/L，体积为10m3的苯酚废水为目标污染物，加入制备的制备所得的光催化材料2kg，利用氙灯作为光源，对污染物进行降解。具体步骤如下：
(1)称取2kg光催化材料于10m3的亚甲基蓝废水中，进行搅拌混匀。
(2)将废水引入在开启氙灯光源的光催化反应池中。
(3)开启曝气装置，并开始反应计时；
(4)每隔2min用5mL注射器吸取3～4mL的反应溶液，并将溶液过0.22μm的水系聚醚砜滤头。
(5)将过滤得到的溶液用HPLC进行浓度测定。同时以未加光催化材料反应体系作为空白对照组，测试结果如图4所示。
(6)将光催化反应装置中反应完毕的废水引入沉淀池中，自然沉降60min后，将其上清液排出，并将沉淀区的材料用泵重新回收至反应池。
Claims (8)
1.一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，包括以下步骤：
步骤1)磷酸银复合光催化剂的制备；
步骤2)将含盐苯酚废水排入到光催化反应池；
步骤3)投加光催化剂到上述反应池中；
步骤4)开启反应池内的曝气装置，对废水进行曝气处理；
步骤5)在晴朗天直接利用太阳光对废水进行光照处理，在阴雨天和夜晚打开反应池顶部盖板的灯源；
步骤6)光照反应结束后，将废水排入沉淀池；
步骤7)将沉淀后的上清液排出；
步骤8)回收沉淀池自然沉降的光催化材料，送回到光催化反应池。
2.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤1)所述磷酸银复合光催化剂的制备过程为将碳纳米管和聚苯胺加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中进行超声处理1～5h，将AgNO3溶液逐滴加入上述混合溶液中并持续避光搅拌6～20h，而后加入Na2HPO4·12H2O溶液并避光搅拌1～6h，用水和乙醇洗涤数次，真空干燥后制得磷酸银复合光催化剂。
3.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤2)所述含盐苯酚废水中盐成分主要为0.05～0.2mol/L的Na2SO4，苯酚浓度为5～30mg/L。
4.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤2)所述光催化反应池的池体为长方体，其长为5～6m，宽为2～3m，高为1～2m；反应池上方设有放置盖板的支架，支架上放置可收放的顶部盖板，两块盖板对称放置，倾斜角为45°。
5.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤2)所述含盐苯酚废水的进水体积为10～21m3，水深不超过1.2m，污染物和光催化材料的负荷为50～100mg/g，处理时间为15～30min。
6.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤4)所述曝气装置水平安装于反应池底部，直径为215mm的微孔曝气器，曝气器安装间距为30～50cm。
7.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤5)所述顶部盖板与支架之间设有滑行轨道，顶部盖板下方放置灯源为管状光催化LED灯或氙灯。
8.根据权利1所述的一种利用磷酸银复合光催化剂处理含盐苯酚废水的方法及工艺，其特征在于：步骤6)所述的沉淀池总高为3～5m，沉淀池上部为圆柱体，下部为圆锥体，半径为1.5～2m。
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