CN109019821A - 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法 - Google Patents

一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109019821A
CN109019821A CN201810842579.4A CN201810842579A CN109019821A CN 109019821 A CN109019821 A CN 109019821A CN 201810842579 A CN201810842579 A CN 201810842579A CN 109019821 A CN109019821 A CN 109019821A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste water
added
acid ester
phthalic acid
cocu
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.)
Pending
Application number
CN201810842579.4A
Other languages
English (en)
Inventor
林亲铁
钟全发
张晓峰
项江欣
尹光彩
刘千钧
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.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
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 Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201810842579.4A priority Critical patent/CN109019821A/zh
Publication of CN109019821A publication Critical patent/CN109019821A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/36Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于废水处理领域,公开了一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法。该方法先制备海胆状CoCu双金属催化剂,按质量体积比(0.2‑0.3)g:100mL将海胆状CoCu双金属催化剂加入到浓度为1500‑3000μg/L的邻苯二甲酸酯废水中,然后按每升废水加入20~30mM的量加入Na2S2O8,常温条件下震荡反应2‑4h。本发明的CoCu双金属材料通过Co和Cu之间的协同作用,有效降解PAEs废水,对浓度为20mg/L的PAEs废水降解率最高可达91.3%。制备简单、方便,且整个工艺运行简单高效、容易实施、氧化效率高、去除效果好。

Description

一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域,特别涉及一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法。
背景技术
邻苯二甲酸酯(PAEs)是一种应用广泛的人工合成有机物,主要作为增塑剂和软化剂被使用在塑料、汽车、润滑剂和农药等行业。PAEs是一种环境激素,可以积累在人体内,模拟雌激素的作用干扰人体分泌系统。PAEs污染水体会对环境中的微生物群落产生影响,破坏生态系统,美国已将邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等列为环境优先监测污染物。PAEs在环境中的降解速率缓慢,生物降解效果不明显,常见的处理方法有生物降解、萃取、活性炭吸附和高级氧化等。其中,高级氧化法具有效果好、无二次污染等优点。
过硫酸盐(PS)是一类无色或白色的结晶颗粒,可溶于水,无臭,具有较好稳定性的酸性氧化剂。PS的O-O键能为140kJ/mol,氧化还原电位为2.01V,属于强氧化剂。PS溶于水会生成过硫酸根离子(S2O8 2-),其在常温下的氧化能力相对较弱,对有机污染物的降解能力十分有限。一般通过外加能源或催化剂(如光辐射、热、微波辐射以及过渡金属催化)活化PS分解产生有强氧化性的硫酸根自由基(SO4·-),去降解难降解的有机污染物。
双金属材料因其独特的结构和优良的催化性能而具有较大的发展前景,在近几年的研究中逐渐成为热点,其可代替传统的价格昂贵的贵金属催化,并获得稳定且高效的催化性能。
中国发明“一种降低水中邻苯二甲酸酯含量的方法”(申请号CN201610423579.1)公开了一种降低水中邻苯二甲酸酯含量的方法,即向待处理的水中投加氯化物和过硫酸盐然后辐射紫外光,该方法能有效降低水中邻苯二甲酸酯的含量,但需要废水中有高浓度的氯离子和紫外光辐射,相比于加催化剂,该方法能耗高且引起高盐度的二次污染。“一种高效处理含高浓度邻苯二甲酸二丁酯有机废水的工艺”(申请号CN201510341072.7)公开了一种利用“铁碳微电解+芬顿氧化+好氧”组合技术处理含高浓度邻苯二甲酸二丁酯废水的方法,但该方法需要反复调节pH值而且反应时间很长。“一种微波诱导负载型活性炭催化过硫酸盐处理邻苯二甲酸酯废水的方法”(申请号201510935061.1)公开了一种利用微波、负载型活性炭与过硫酸盐协同作用降解邻苯二甲酸酯的方法,但该方法能耗大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的传统高级氧化法氧化剂投加量大、对pH值要求高、能耗高等缺点和不足,本发明的目的在于提供一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法;该方法通过采用海胆状CoCu双金属材料作为催化剂,催化过硫酸盐处理邻苯二甲酸酯,简单、高效、无二次污染,在常温和中性pH条件下能达到较好的邻苯二甲酸酯去除效果。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法,包括以下步骤:
(1)海胆状CoCu双金属催化剂的制备:
将葡萄糖溶解在去离子水中,置于150-200℃马弗炉中反应20-26h;反应后得到黑褐色固体,洗涤、离心,放到烘箱50-80℃干燥10-14h,得到碳球模板;按质量体积比1g:(75~100)mL将碳球模板加入质量百分浓度10%的H2O2溶液中,置于50-80℃油浴锅中加热2-3h,所得固体用去离子水洗涤、离心,50-80℃烘干,得到改性碳球模板;
按质量体积比1g:(200~400)mL将改性碳球模板加入去离子水中,搅拌1-2h,得到改性碳球溶液;往100ml改性碳球溶液分别依次加入1.5~3mmolCoCl2·6H2O、1.5~3mmolCuCl2·2H2O和2-3g尿素,超声0.5-1h,搅拌0.5-1h,最后将混合溶液置于100-150℃高压水热釜反应4-8h;用去离子水和乙醇洗涤,50-80℃干燥10-14h,置于管式炉中500-600℃焙烧4-8h,得到海胆状CoCu双金属催化剂;
(2)邻苯二甲酸酯废水的催化氧化处理:
按质量体积比(0.2-0.3)g:100mL将步骤(1)所得海胆状CoCu双金属催化剂加入到浓度为1500-3000μg/L的邻苯二甲酸酯废水中,然后按每升废水加入20~30mM的量加入Na2S2O8,常温条件下震荡反应2-4h,催化氧化处理完成。
本发明将CoCu双金属材料加入邻苯二甲酸酯废水中,作为催化剂活化PS,使其分解产生硫酸根自由基(SO4·-),其机理如下:
CoII+S2O8 2-→CoIII+SO4·-+SO4 2-
CuI+S2O8 2-→CuII+SO4·-+SO4 2-
CuII+S2O8 2-→CuIII+SO4·-
并且本发明催化过程中钴铜离子之间存在协同作用,进一步促进对PS的活化作用。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明设计出了有海胆结构的CoCu双金属材料,具有非常大的比表面积和众多的吸附位点,能高效地吸附水中的PAEs,然后逐渐催化降解矿化PAEs。
(2)本发明的CoCu双金属材料通过Co和Cu之间的协同作用,催化PS产生SO4·-(CoII+S2O8 2-→CoIII+SO4·-+SO4 2-,CuI+S2O8 2-→CuII+SO4·-+SO4 2-,CuII+S2O8 2-→CuIII+SO4·-),有效降解PAEs废水,对浓度为20mg/L的PAEs废水降解率最高可达91.3%。
(3)本发明的CoCu双金属制备简单、方便,且整个工艺运行简单高效、容易实施、氧化效率高、去除效果好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1:
(1)将12g葡萄糖溶解在60ml去离子水中,置于170℃马弗炉中反应20h;反应后得到黑褐色固体,用去离子水和乙醇洗涤、离心,放到烘箱50℃干燥14h,得到碳球模板;接着把2g碳球模板加入装有150ml质量百分浓度10%的H2O2溶液的三口烧瓶中,置于60℃油浴锅中加热2h,得到固体,用去离子水洗涤、离心,60℃烘干,得到改性碳球模板。
(2)将0.2g改性碳球模板加入装有60ml去离子水的烧杯中,搅拌1h。然后加入1mmolCoCl2·6H2O和1mmolCuCl2·2H2O和1.6g尿素,超声0.5h,搅拌0.5h,最后将混合溶液置于150ml高压水热釜中,120℃水热反应6h;用去离子水和乙醇洗涤,60℃干燥12h;把干燥后的固体置于管式炉中550℃焙烧6h,得到海胆状CoCu双金属催化剂。
(3)每100ml浓度为2mg/L的DBP废水中投加0.1g CoCu双金属催化剂,再加入1mMNa2S2O8,常温条件下震荡反应2h。
(4)将处理后的DBP水样静置15min,取上清液测DBP浓度。DBP浓度由2mg/L下降到0.272mg/L,去除率为86.4%。
实施例2:
(1)将10g葡萄糖溶解在50ml去离子水中,置于马弗炉中150℃高温高压反应26h;反应后得到黑褐色固体,用去离子水和乙醇洗涤、离心,放到烘箱50℃干燥14h,得到碳球模板;接着把2g碳球模板加入装有200ml质量百分浓度10%的H2O2溶液的三口烧瓶中,置于80℃油浴锅中加热3h,得到固体用去离子水洗涤、离心,50℃烘干,得到改性碳球模板。
(2)将0.2g改性碳球模板加入含40ml去离子水的烧杯中,搅拌1h;然后加入1.2mmolCoCl2·6H2O和1.2mmolCuCl2·2H2O和1.6g尿素,超声0.5h,搅拌0.5h,最后将混合溶液置于150ml高压水热釜中,120℃水热反应6h;用去离子水和乙醇洗涤,60℃干燥12h;把干燥后的固体置于管式炉中550℃焙烧6h,得到海胆状CoCu双金属催化剂。
(3)每100ml浓度为2mg/L的DBP废水中投加0.1g CoCu双金属催化剂,再加入2mMNa2S2O8,常温条件下震荡反应2h。
(4)将处理后的DBP水样静置15min,取上清液测DBP浓度。DBP浓度由2mg/L下降到0.257mg/L,去除率为87.2%。
实施例3:
(1)将12g葡萄糖溶解在60ml去离子水中,置于150ml容量的聚四氟乙烯高压反应釜中,将其置于马弗炉中200℃高温高压反应20h;反应后得到黑褐色固体,用去离子水和乙醇洗涤、离心,放到烘箱80℃干燥10h,得到碳球模板;接着把2g碳球模板加入装有150ml质量百分浓度10%的H2O2溶液的三口烧瓶中,置于60℃油浴锅中加热2h,得到固体用去离子水洗涤、离心,80℃烘干,得到改性碳球模板。
(2)将0.2g改性碳球模板加入含80ml去离子水的烧杯中,搅拌2h;然后加入1mmolCoCl2·6H2O和1mmolCuCl2·2H2O和1.6g尿素,超声0.5h,搅拌1h,最后将混合溶液置于100℃水热反应8h;用去离子水和乙醇洗涤,50℃干燥14h;把干燥后的固体置于管式炉中500℃焙烧8h,得到海胆状CoCu双金属催化剂。
(3)每100ml浓度为2000μg/L的DBP废水中投加0.2g CoCu双金属催化剂,再加入2mM Na2S2O8,常温条件下震荡反应2h。
(4)将处理后的DBP水样静置15min,取上清液测DBP浓度;DBP浓度由2000μg/L下降到242μg/L,去除率为87.9%。
实施例4
(1)将12g葡萄糖溶解在60ml去离子水中,置于马弗炉中170℃高温高压反应24h;反应后得到黑褐色固体,用去离子水和乙醇洗涤、离心,放到烘箱60℃干燥12h,得到碳球模板;接着把2g碳球模板加入装有150ml质量百分浓度10%的H2O2溶液的三口烧瓶中,置于60℃油浴锅中加热2h,得到固体用去离子水洗涤、离心,60℃烘干,得到改性碳球模板。
(2)将0.2g改性碳球模板加入含80ml去离子水的烧杯中,搅拌1h;然后加入1.2mmolCoCl2·6H2O和1.2mmolCuCl2·2H2O和2.4g尿素,超声1h,搅拌0.5h,最后将混合溶液置于150℃水热反应4h;用去离子水和乙醇洗涤,80℃干燥10h;把干燥后的固体置于管式炉中600℃焙烧4h,得到海胆状CoCu双金属催化剂。
(3)每100ml浓度为3000μg/L的DEHP废水中投加0.3g CoCu双金属催化剂,再加入3mM Na2S2O8,在25℃常温条件下置于震荡器中回旋震荡反应4h。
(4)将处理后的DEHP水样静置15min,取上清液测DEHP浓度。DEHP浓度由3000μg/L下降到261μg/L,去除率为91.3%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)海胆状CoCu双金属催化剂的制备:
将葡萄糖溶解在去离子水中,置于150-200℃马弗炉中反应20-26h;反应后得到黑褐色固体,洗涤、离心,放到烘箱50-80℃干燥10-14h,得到碳球模板;按质量体积比1g:(75~100)mL将碳球模板加入质量百分浓度10%的H2O2溶液中,置于50-80℃油浴锅中加热2-3h,所得固体用去离子水洗涤、离心,50-80℃烘干,得到改性碳球模板;
按质量体积比1g:(200~400)mL将改性碳球模板加入去离子水中,搅拌1-2h,得到改性碳球溶液;往100ml改性碳球溶液分别依次加入1.5~3mmol CoCl2·6H2O、1.5~3mmolCuCl2·2H2O和2-3g尿素,超声0.5-1h,搅拌0.5-1h,最后将混合溶液置于100-150℃高压水热釜反应4-8h;用去离子水和乙醇洗涤,50-80℃干燥10-14h,置于管式炉中500-600℃焙烧4-8h,得到海胆状CoCu双金属催化剂;
(2)邻苯二甲酸酯废水的催化氧化处理:
按质量体积比(0.2-0.3)g:100mL将步骤(1)所得海胆状CoCu双金属催化剂加入到浓度为1500-3000μg/L的邻苯二甲酸酯废水中,然后按每升废水加入20~30mM的量加入Na2S2O8,常温条件下震荡反应2-4h,催化氧化处理完成。
CN201810842579.4A 2018-07-27 2018-07-27 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法 Pending CN109019821A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810842579.4A CN109019821A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810842579.4A CN109019821A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109019821A true CN109019821A (zh) 2018-12-18

Family

ID=64646029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810842579.4A Pending CN109019821A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109019821A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102698754A (zh) * 2012-05-28 2012-10-03 北京化工大学 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用
CN103691483A (zh) * 2013-12-16 2014-04-02 太原理工大学 一种碳基固体酸催化剂及其制备方法
CN106348349A (zh) * 2016-08-26 2017-01-25 内江师范学院 一种高比表面空心结构四氧化三钴及其合成方法和应用
CN106914231A (zh) * 2017-01-22 2017-07-04 长安大学 单层纳米TiO2@酵母碳球的自组装合成方法及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102698754A (zh) * 2012-05-28 2012-10-03 北京化工大学 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用
CN103691483A (zh) * 2013-12-16 2014-04-02 太原理工大学 一种碳基固体酸催化剂及其制备方法
CN106348349A (zh) * 2016-08-26 2017-01-25 内江师范学院 一种高比表面空心结构四氧化三钴及其合成方法和应用
CN106914231A (zh) * 2017-01-22 2017-07-04 长安大学 单层纳米TiO2@酵母碳球的自组装合成方法及其应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
付长璟: "《石墨烯的制备、结构及应用》", 30 June 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *
宋雅琴: "CUCO2O4和ZN-CU二元金属氧化物激活过硫酸钾降解苯酚机制的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
汪多仁: "《绿色净水处理剂》", 30 November 2006, 科学技术文献出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Highly efficient dual-cathode Electro-Fenton process without aeration at a wide pH range: Simultaneously enhancing Fe (II) regeneration and mineralization efficiency
CN104609531B (zh) 一种柠檬酸根纳米零价铁的制备方法及其活化过硫酸盐处理有机废水的方法
CN104925913A (zh) 用于去除污废水中难降解有机物和氨氮的催化粒子电极及其制备方法和应用
CN105565465A (zh) 一种微波诱导负载型活性炭催化过硫酸盐处理邻苯二甲酸酯废水的方法
CN103908966B (zh) 一种多相类芬顿催化剂及其制备方法和应用
CN104961199A (zh) 一种Pd-Fe/泡沫镍三维粒子电极的制备方法
CN107469834A (zh) 一种ZnS/CuS纳米片复合光催化剂制备方法
Tang et al. A novel S-scheme heterojunction in spent battery-derived ZnFe2O4/g-C3N4 photocatalyst for enhancing peroxymonosulfate activation and visible light degradation of organic pollutant
CN103341358A (zh) 一种处理含氯有机废水的催化剂及其制备方法
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
CN105566400B (zh) 非均相钴金属-有机骨架及制备与在废水处理领域中的应用
CN106563504A (zh) 基于CuBTC‑PVP的双金属催化剂的制备方法及其应用
CN105858859B (zh) 一种垃圾渗滤液的催化氧化处理方法
CN103877978B (zh) 类Fenton法深度处理印染废水催化剂的制备和应用
CN113171779A (zh) 一种b位五元高熵钙钛矿催化剂的制备方法与应用
Cordeiro-Junior et al. Bisphenol-S removal via photoelectro-fenton/H2O2 process using Co-porphyrin/Printex L6 gas diffusion electrode
CN105536812A (zh) 一种纳米Fe3O4/Mn3O4复合材料及其制备方法和应用
CN110841714A (zh) 一种基于2,5-二羟基对苯二甲酸配体的铁钴双金属-有机骨架材料及其制备方法和应用
CN106955728A (zh) 一种高效负载型臭氧氧化催化剂的制备方法与应用
CN102923811A (zh) 一种微波协同钙钛矿催化降解高浓度有机废水的方法
CN101302050A (zh) 常温常压催化氧化污水处理反应池和组合装置
CN114835201A (zh) 一种基于多功能催化颗粒电极的三维电催化反应装备体系
CN105502588A (zh) 工业废水微电解预处理的铁碳填料及其制备方法
CN104772137A (zh) 一种高含量二氧化锰的臭氧催化陶粒催化剂及制法与应用
CN103521183B (zh) 一种处理丙烯腈废水的吸附剂及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181218

RJ01 Rejection of invention patent application after publication