CN110668547A - 一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法,包括以下步骤：(1)对苯二甲酸‑铁金属框架材料的制备；(2)将含甲硝唑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)在空间尺度上均匀投加过氧化氢，同时开启反应池内的搅拌装置；(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。本发明实现了含甲硝唑废水的高效光降解，具有工艺简单、无二次污染、抵抗pH波动能力强优点。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体为一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法。
背景技术
废水中的甲硝唑处理不达标排放,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。目前针对水体中甲硝唑去除已经试验过的吸附材料有活性炭、粉煤灰、稻壳灰、膨润土、蒙脱石、污泥活性炭，其中活性炭及其改良材料效果最好，去除率可达90％以上，但是成本相对较高，其他几种材料虽然具备价格优势，但是普遍存在选择性差、吸附量不高等问题，特别是对于低浓度抗生素废水去除效果较差，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甲硝唑废水进行催化氧化降解。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，可在较短的时间内利用普通光源实现甲硝唑废水的光降解。本发明的光催化剂还可耐受pH 的冲击，因此具有较强的工艺稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，可实现甲硝唑的高效降解矿化，同时具有工艺简单、处理成本低、工艺稳定性高等优点。
本发明的技术方案是一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，包括以下步骤：
步骤1)光催化剂—对苯二甲酸-铁金属框架材料的制备；
步骤2)将含甲硝唑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)在空间尺度上均匀投加过氧化氢，同时开启反应池内的搅拌装置，对废水进行搅拌混匀处理；
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)所述对苯二甲酸-铁金属有机框架材料光催化剂的制备过程为：利用分析天平称取1mmolFeCl3·6H2O(0.271g)和1mmol对苯二甲酸(0.150g)加到5ml二甲基酰胺溶液中，室温下利用磁力搅拌器搅拌十分钟(如图2)，然后转移到有聚四氟乙烯内衬的反应釜内在150度条件下加热24小时。加热完毕后自然冷却到室温，取出混合样品于离心管中，然后在高速离心机中按照6000r速度离心两分钟，滤掉上层清液，得到肉红色催化剂粉末，然后用水和乙醇交替清洗三次，最终为纯净的催化剂粉末。
进一步，所述步骤2)含苯酚废水中苯酚浓度为20～40mg/L。
优选的，所述步骤2)光催化反应池的池体为圆柱体，半径为1.5-2.5米；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，顶板半径为1.5-2.5米。
进一步，所述步骤2)含甲硝唑废水的进水体积为10～20m3，水深不超过1m，污染物和光催化材料的负荷为50～100mg/g，处理时间为30-60min。
优选的，所述步骤4)搅拌装置水平安装于反应池底部，直径为215mm的塑料搅拌器，搅拌器安装间距为30～50cm。
优选的，所述步骤5)反应池顶部盖板与支架之间设有卡槽，顶部盖板下方放置灯源为 250w卤钨灯。
优选的，所述步骤6)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)本发明可实现甲硝唑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。
(3)本发明工艺光能利用效率高，抵抗外源pH冲击能力强。
附图说明
图1为一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的工艺流程图。
图2为光催化反应池的结构简图：
其中：图2a为光催化反应池正视图。
图2b为光催化反应池俯视图。
附图标记如下：
1-反应池上方光源及盖板；2-光催化反应池；3-微型搅拌器。
图3为加入催化剂前后甲硝唑降解效果对比图。
图4为不同pH条件下甲硝唑降解效果对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明,图1为一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的工艺流程图，图2为光催化反应池的结构简图。
实施例1：
选取浓度为25mg/L，体积为10m3的甲硝唑废水为目标污染物，加入制备所得的光催化材料4kg，利用250w卤钨灯作为光源，对污染物进行降解。具体步骤如下：
(1)称取4kg光催化材料于10m3甲硝唑废水中，进行搅拌混匀，调节pH＝5。
(2)将废水引入在开启250w卤钨灯光源的光催化反应池中。
(3)开启搅拌装置，按照搅拌器空间分布分散加入H2O2溶液，并开始反应计时；
(4)每隔15min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和只加入光催化剂未引入光源的反应体系作对照，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：
选取浓度为25mg/L，体积为10m3的甲硝唑废水为目标污染物，加入制备的制备所得的光催化材料4kg，利用250w卤钨灯作为光源，对污染物进行降解。具体步骤如下：
(1)称取4kg光催化材料于10m3甲硝唑废水中，进行搅拌混匀，调节pH＝5。
(2)将废水引入在开启250w卤钨灯光源的光催化反应池中。
(3)开启搅拌装置，按照搅拌器空间分布分散加入H2O2溶液，并开始反应计时；
(4)每隔15min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pH＝2和pH＝10反应体系作对照，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。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于,主要以下步骤：
步骤1)光催化剂—对苯二甲酸-铁金属框架材料的制备；
步骤2)将含甲硝唑废水排入到光催化反应池；
步骤3)投加步骤1)光催化剂到步骤2)光催化反应池中；
步骤4)在空间尺度上均匀投加过氧化氢，同时开启反应池内的搅拌装置，对废水进行搅拌混匀处理；
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所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤1)对苯二甲酸-铁金属有机框架材料光催化剂的制备过程为：(1)利用分析天平称取1mmolFeCl3·6H2O0.271g和1mmol对苯二甲酸0.150g加到5ml二甲基酰胺溶液中，室温下利用磁力搅拌器搅拌十分钟；
(2)然后转移到有聚四氟乙烯内衬的反应釜内在150度条件下加热24小时；
(3)加热完毕后自然冷却到室温，取出混合样品于离心管中，然后在高速离心机中按照6000r速度离心两分钟，滤掉上层清液，得到肉红色催化剂粉末；
(4)用水和乙醇交替清洗三次，最终为纯净的催化剂粉末。
3.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤2)含甲硝唑废水浓度为20-40mg/L。
4.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤2)光催化反应池的池体为圆柱体，半径为1.5-2.5米；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，顶板半径为1.5-2.5米。
5.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤2)含甲硝唑废水的进水体积为10～20m3，水深不超过1m，污染物和光催化材料的负荷为50～100mg/g，处理时间为30-60min。
6.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤4)搅拌装置水平安装于反应池底部，直径为215mm的塑料搅拌器，搅拌器安装间距为30～50cm。
7.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤5)反应池顶部顶部盖板与支架之间设有卡槽，顶部盖板下方放置灯源为250w卤钨灯。
8.根据权利1所述的一种利用光催化氧化技术处理甲硝唑废水的方法，其特征在于：所述步骤6)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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|---|---|---|---|---|
| CN106064101A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-02 | 广东工业大学 | 一种铁基MOFs光催化材料及其制备与应用 |
| CN106582719A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-04-26 | 上海大学 | 一种CdS/MIL‑53(Fe)可见光催化剂的制备方法 |
| CN107774291A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-03-09 | 河南师范大学 | 一种用于高效降解甲硝唑废水的球状氮掺杂硫化锌光催化剂的制备方法 |
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| CN109647525A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-19 | 湖南大学 | 利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法 |
-
2019
- 2019-08-08 CN CN201910729328.XA patent/CN110668547A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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