CN109231414B - 一种光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,将过氧化钙加水配制成悬浊液,同时根据不同的释氧及氧化需求,使用pH调节剂调节悬浊液的pH值;将待处理废水置于光催化反应器中,启动反应器,待灯管预热后且光源稳定输出后将过氧化钙悬浊液加入到废水中,在光源照射下,光源激活过氧化钙产生活性物质,从而实现对废水中有机污染物的降解。本发明中所采用光催化激活CaO2去除水中有机污染物,相对于单一的氧化修复技术或光催化技术,其作用效果更快,适用污染物的范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除水中有机污染物的方法,具体涉及一种光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,属于水处理技术领域。
背景技术
过氧化钙(CaO2)是一种稳定的环境友好型无机物,且具有释氧性和氧化性,经常被用在水产养殖和农业种植,近年来,也被引入到水处理领域中。它在水中释放氧气的同时,还能够释放出具有氧化性的物质-双氧水(H2O2)。因此,人们有时也将过氧化钙称为“固态双氧水”。这一性质被发现后,过氧化钙便被运用到了废水处理和土壤修复领域,并显示出了它独特的优越性。据有关研究报道,1g的CaO2溶解到水中最大能够产生0.47g的H2O2,而且可通过调节pH来控制H2O2的产量和速率。多项研究表明,催化双氧水的过程中会产生强氧化性的·OH,可有效降解多氯联苯(PCBs);由于CaO2溶于水后产生Ca(OH)2,造成pH升高,这时砷类物质会在碱性环境中与Ca形成络合态,减少其迁移性;同时,研究者发现,将CaO2投加到河道的底泥中,一定程度上会抑制污泥中磷的释放,这是因为CaO2释放出的O2,增大了河道底部的溶解氧;过氧化钙作为释氧剂,投加到土壤中可显著增强微生物的活性,促进微生物的生长,提高土壤中有机污染物的降解。相比较直接投加液态的H2O2,CaO2释放H2O2的优点在于可避免H2O2的快速消耗,反应更为持久,处理效率更高。
过氧化钙溶解于水中可产生H2O2,活化后可产生·OH,·OH具有强氧化性。一般活化方式有以下几种方式:过渡金属离子(像Fe2+、Co2+等)活化、紫外光(UV)活化等。过渡金属离子活化需要较低的pH条件(pH=3左右),而且反应后需要加碱将溶液pH调至中性,同时产生大量的铁泥需要处理,过程较为复杂。热活化虽然简便易行,但活化的效率不高,处理时间较长。光催化活化CaO2不仅高效,而且适用的pH范围较广,也不会产生污泥再处理,具有很广的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的问题是:提供一种光催化激活CaO2去除水中有机污染物的方法,对水中的有机污染物进行了有效降解,获得良好的去除效果。
为了解决上述问题,本发明的技术方案是:一种光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,将过氧化钙加水配制成悬浊液,同时根据不同的释氧及氧化需求,使用pH调节剂调节悬浊液的pH值;将待处理废水置于光催化反应器中,启动反应器,待灯管预热后且光源稳定输出后将过氧化钙悬浊液加入到废水中,在光源照射下,光源激活过氧化钙产生活性物质,从而实现对废水中有机污染物的降解。
优选地,所述光催化光源采用中压汞灯、高压汞灯、真空紫外光源或输出波长为254nm的低压汞灯。
优选地,所述过氧化钙为市售过氧化钙颗粒或纳米改性过氧化钙,或者由其它过氧化物代替。
更优选地,所述过氧化钙由过碳酸钠代替。
优选地,所述pH调节剂采用无机酸。
更优选地,所述pH调节剂采用硝酸、盐酸、硫酸或磷酸。
本发明中所采用光催化激活CaO2去除水中有机污染物,相对于单一的氧化修复技术或光催化技术,其作用效果更快,适用污染物的范围更广。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明所用过氧化钙是一种兼具氧化和释氧功能的材料,在释放氧气的同时,还可以释放双氧水,采用UV催化双氧水可产生强氧化性物质·OH,·OH能快速有效地去除有机污染物;
2、本发明所用的光催化激活CaO2去除水中有机污染物的方法,相比较活性炭吸附处理方法,减少了吸附饱和活性炭的再处理。活性炭吸附只是将污染物从液相水体转移到了固相活性炭,而没有对其进行降解处理,为了不被其造成二次污染,需要再处理。光催化激活CaO2可直接将有机污染物矿化成CO2和H2O,避免后续再处理;
3、本发明所用的光催化激活CaO2去除水中有机污染物的方法,相比较芬顿处理方法,避免了后续污泥带来的再处理问题,从而显示出了它独特的优越性;
4、本发明中所采用光催化激活CaO2去除水中有机污染物的方法,相对于单一的氧化修复技术或紫外降解技术,其作用效果更快,适用污染物的范围更广。二者的协同作用主要体现在以下两方面:CaO2在释放氧气的同时,还可以释放出H2O2,单一的H2O2或紫外氧化有机污染物的能力有限,当两者联用时,紫外活化CaO2可产生·OH,可大大提高氧化有机污染物的效率。
附图说明
图1为不同反应体系对废水中有机污染物的去除效果;
图2为光催化激活过氧化钙作用下对废水中不同浓度有机污染物的去除效果。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种光催化激活CaO2去除废水中有机污染物的方法:
选用质量含量75%的CaO2作为原料并加水配成CaO2悬浊液,为使CaO2在水中能发挥出它的最大优势,采用盐酸盐缓冲溶液以维持pH稳定。启动反应器,待灯管预热30min且光源稳定输出后,将浓度为20mg/L的待处理废水(配制双氯芬酸钠废水溶液,DCFNa)置于光催化反应器中,再将配好的CaO2反应液加入废水中。在光源照射下,光源激活CaO2会产生活性物质,像·OH、O2 ·-等,从而实现对废水中有机污染物的降解。为了验证CaO2在紫外光下能够大大提高处理有机物的效率,分别对比了单独CaO2和UV体系。反应持续3小时,过滤后分别在不同时间间隔处取样,处理效果如图1所示。
由图1可见,单一的过氧化钙对双氯芬酸钠基本没有降解;而单一的UV对双氯芬酸钠有一定的降解,但去除率不高;只有当二者联用的时,双氯芬酸钠的去除效果大大提升,去除率可达到90%以上。
实施例2
一种光催化激活CaO2去除水中不同浓度有机污染物的方法:
选用质量含量75%的CaO2作为原料并加水配成CaO2悬浊液,为使CaO2在水中能发挥出它的最大优势,采用磷酸盐缓冲溶液以维持pH稳定。启动反应器,待灯管预热30min且光源稳定输出后,将不同浓度的待处理废水(配制浓度分别为30mg/L、40mg/L、50mg/L的双氯芬酸钠废水溶液,DCFNa)置于光催化反应器中,再将配制好的CaO2反应液加入废水中。在光源照射下,光源激活CaO2会产生活性物质,像·OH、O2 ·-等,从而实现对废水中有机污染物的降解。反应持续3小时,过滤后在不同时间间隔处取样,处理效果如图2所示。
由图2可见UV&CaO2对40mg/L和50mg/L双氯芬酸钠的降解率达到50%以上,当双氯芬酸钠的浓度为30mg/L时,可到达90%以上,在此条件下,UV&CaO2发挥出了它的最大作用。
实施例3
一种光催化激活不同浓度的CaO2去除废水中有机污染物的方法:
选用质量含量75%的CaO2作为原料并加水配成CaO2悬浊液,为使CaO2在水中能发挥出它的最大优势,采用pH缓冲溶液以维持pH稳定。启动反应器,待灯管预热30min且光源稳定输出后,将浓度为30mg/L的待处理废水(双氯芬酸钠废水溶液,DCFNa)置于光催化反应器中,再将配好的CaO2反应液加入废水中。在光源照射下,光源激活CaO2会产生活性物质,像·OH、O2 ·-等,从而实现对废水中有机污染物的去除。同理,分别配制不同浓度的CaO2,然后重复上述实验。反应持续3小时,过滤后取样进行测定。
结果表明:0.5g/L的CaO2在光源的催化活化作用下,对双氯芬酸钠的去除率不到50%,主要是由于低含量的CaO2产生的H2O2较少,导致分解产生的·OH较少;而当CaO2的浓度为3.0g/L时,对双氯酚酸钠的去除率只有60%,造成此现象的主要原因可能是,过高浓度的CaO2会使水体的pH值急剧上升,导致CaO2在水中的溶解度降低,从而产生很少的H2O2。
Claims (4)
1.一种光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,将过氧化钙加水配制成悬浊液,同时根据不同的释氧及氧化需求,使用pH调节剂调节悬浊液的pH值;将待处理废水置于光催化反应器中,启动反应器,待灯管预热后且光源稳定输出后将过氧化钙悬浊液加入到废水中,在光源照射下,光源激活过氧化钙产生活性物质,从而实现对废水中有机污染物的降解;所述过氧化钙为纳米改性过氧化钙加水配成的CaO2悬浊液,其浓度为0.5g/L。
2.如权利要求1所述的光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,所述光催化光源采用中压汞灯、高压汞灯、真空紫外光源或输出波长为254nm的低压汞灯。
3.如权利要求1所述的光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,所述pH调节剂采用无机酸。
4.如权利要求3所述的光催化激活过氧化钙去除水中有机污染物的方法,其特征在于,所述pH调节剂采用硝酸、盐酸、硫酸或磷酸。
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