CN111533235A - 一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，具体步骤如下；（1）向反应器底层加入相应的光催化剂LaFeO3，并铺匀；（2）按照光催化剂和废水的质量比为1‑5：20‑50通过反应器进水口加入氨氮废水；（3）将上述反应器置于超声环境下20‑40min，使其混合均匀；（4）按照废水：双氧水为50:1的体积比于反应器中添加废水和双氧水，其中双氧水为质量分数30%的双氧水；（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应一定时间；（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度。本发明采用新型光催化剂LaFeO3，结合类Fenton反应的优点降解废水中的氨氮化合物，以实现高效，高标准的处理氨氮废水。
Description
技术领域
本发明涉及氨氮废水处理领域，尤其涉及一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法。
背景技术
氨氮等是水体污染的常见污染物, 氨氮的存在会大量消耗水中的氧气, 造成水体富营养化, 导致藻类植物大量繁殖, 鱼类因缺氧而大量死亡。另外，氨氮浓度上升使得饮用水消毒处理中的投氯量加大，不仅增加水处理成本，更可能造成消毒副产物急剧增加，危害饮用水安全。废水中的氨氮浓度往往很高，无法直接采用生化处理达到排放要求，所以需要一种高效安全的方法处理废水中的氨氮物质。
目前处理氨氮废水的方法主要有离子交换法、折点氯化法、化学沉淀法。氨氮的离子交换法是指利用离子交换剂中的阳离子与废水中的 NH4 +离子进行交换从而去除水中氨氮的方法，工艺简便，操作方便，不需要另投加其他药剂，对温度的适应性强，可以广泛运用于低浓度、少杂质的氨氮废水处理中。但是交换剂再生后往往会出现交换容量降低、处理效果变差等问题，且交换剂再生液也需要集中进行处理。这些问题均阻碍了离子交换法在实际中的应用。折点氯化法具有操作简便、效果可靠、不受水温影响、无需另加设施等优点，但对于含有机物的氨氮废水，氯化过程可能产生致癌副产物 DBPs（如三卤甲烷THMs等），对环境及人体有害。化学沉淀法的工艺简单，特别是针对高浓度氨氮废水的处理效率高，沉淀物磷酸铵镁可以进一步加工成复合肥料。但沉淀法需要投加药剂量大，磷盐、镁盐的价格较高，且反应过程需要进行搅拌，消耗电能。
MulanZhang等人的文章Removal of ammonium from aqueous solutions usingzeolite synthesized from fly ash by a fusion method利用粉煤灰合成沸石去除7.3mg/L 氨氮废水（以 N 计），在 25℃、pH=8 条件下，沸石投加量为 20g 时，氨氮去除率可以达到 83.62%，还可以再进一步进行优化。Rweatherley的文章Ammonia removal fromwastewater by ion exchange in the presence of organic contaminants 研究的范围是用离子交换法从模拟废水中去除氨氮。该法具有处理冲击负荷的能力和在更大温度范围内操作的能力，但是处理效果较差不能降解高浓度的氨氮废水。
由于目前各种处理氨氮废水的工艺存在的缺点，因此有人考虑光催化剂方式对氨氮废水进行处理，传统光催化剂方式对氨氮废水进行处理，
由于水中氨氮经羟基自由基氧化的过程如下：
使用操作中需要提高具有强氧化性的羟基自由基的寿命和利用率，或者使用其他寿命比较长的强氧化性自由基，因此急需一种新的高效易达标的氨氮废水处理工艺。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，采用新型光催化剂LaFeO3，结合类Fenton反应的优点降解废水中的氨氮化合物，以实现高效，高标准的处理氨氮废水，为达此目的，本发明提供一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，具体步骤如下；
（1）向反应器底层加入相应的光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和废水的质量比为1-5：20-50通过反应器进水口加入氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20-40min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水为50: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水，其中双氧水为质量分数30%的双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应一定时间；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度。
作为本发明进一步改进，所述步骤一反应器为长方形不锈钢板箱体 ，箱盖上装有2只40 W的紫外灯，箱底用不锈钢板交替隔成相互联通的10个反应区，箱体两侧装有废水进、出口，出口处连接有水泵，水泵的另一端同流量调节器相连接，调节器的另一端同箱体进水口相连接，不锈钢板交替隔成相互联通的10个小反应区，可以增加水力停留时间，水泵的另一端同流量调节器相连接，调节器的另一端同箱体进水口相连接，使废水连续不断地循环。
作为本发明进一步改进，步骤1铺匀光催化剂LaFeO3厚度为1-3 cm，一般情况厚度为2cm反应效果最佳。
作为本发明进一步改进，步骤2中氨氮废水的浓度为200mg/L-700mg/L，实际操作中通入氨氮废水的浓度为200mg/L-700mg/L。
作为本发明进一步改进，步骤5光催化反应时间为120-180min，考虑反应时间以效果一般反应时间为120-180min。
作为本发明进一步改进，步骤6分光光度法测定氨氮废水的浓度具体步骤如下；每隔20min取样，用离心机离心后，取溶液进行分析，为了便于测定需要定期进行检测。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1. 本申请光-化学激发可以产生的羟基自由基及硫酸根自由基等，提高了自由基的寿命和利用率；
2、本申请新型的钙钛矿催化剂的结构和性能上的优点可以拓宽pH适用范围，使催化氧化反应在酸性、中性、碱性体系中均有较强的COD降解效率；
3、本申请方法能减少或避免二次污染的产生，并且催化剂易回收利用；
4、本申请光催化剂在应用过程中减少了氧化剂的用量，大大地节约成本；且常温常压下进行反应，减少耗能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，采用新型光催化剂LaFeO3，结合类Fenton反应的优点降解废水中的氨氮化合物，以实现高效，高标准的处理氨氮废水。
本发明提供一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，具体步骤如下；
（1）向反应器底层加入相应的光催化剂LaFeO3，并铺匀，铺匀光催化剂LaFeO3厚度为1-3 cm，一般情况厚度为2cm反应效果最佳；
其中反应器为长方形不锈钢板箱体 ，箱盖上装有2只40 W的紫外灯，箱底用不锈钢板交替隔成相互联通的10个反应区，箱体两侧装有废水进、出口，出口处连接有水泵，水泵的另一端同流量调节器相连接，调节器的另一端同箱体进水口相连接，不锈钢板交替隔成相互联通的10个小反应区，可以增加水力停留时间，水泵的另一端同流量调节器相连接，调节器的另一端同箱体进水口相连接，使废水连续不断地循环；
（2）按照光催化剂和废水的质量比为1-5：20-50通过反应器进水口加入氨氮废水，其中氨氮废水的浓度为200mg/L-500mg/L，实际操作中通入氨氮废水的浓度为200mg/L-500mg/L；
（3）将上述反应器置于超声环境下20-40min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水为50: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水，其中双氧水为质量分数30%的双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应一定时间，其中光催化反应时间为120-180min，考虑反应时间以效果一般反应时间为120-180min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度，其中分光光度法测定氨氮废水的浓度具体步骤如下；每隔20min取样，用离心机离心后，取溶液进行分析，为了便于测定需要定期进行检测。
本发明具体实施例如下；
实施例1：
采用本反应器及发明方法处理氨氮废水，其处理方法和结果如下：
（1）向反应器底层加入10mg光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和模拟废水的质量比为1：20 通过反应器进水口加入浓度为200mg/L的氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水（30%）为50: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应120min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度为15mg/L，其去除率为92.5%，出水口的pH为7.1。
实施例2：
采用本反应器及发明方法处理氨氮废水，其处理方法和结果如下：
（1）向反应器底层加入20mg光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和模拟废水的质量比为1：15 通过反应器进水口加入浓度为300mg/L的氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水（30%）为35: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应140min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水去除率为90.7%，出水口的pH为7.4。
实施例3：
采用本反应器及发明方法处理氨氮废水，其处理方法和结果如下：
（1）向反应器底层加入30mg光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和模拟废水的质量比为3：40 通过反应器进水口加入浓度为400mg/L的氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水（30%）为20: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应160min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度为32mg/L，其去除率为92.0%。
实施例4：
采用本反应器及发明方法处理氨氮废水，其处理方法和结果如下：
（1）向反应器底层加入40mg光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和模拟废水的质量比为2：25 通过反应器进水口加入浓度为500mg/L的氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水（30%）为18: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应180min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的去除率为91.2%。
实施例5：
采用本反应器及发明方法处理实际工厂排放的氨氮废水，氨氮浓度为650mg/L，其处理方法和结果如下：
（1）向反应器底层加入100mg光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和模拟废水的质量比为2：13 通过反应器进水口通入实际氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水（30%）为10: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应180min；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度为37mg/L，其去除率为94.3%。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，具体步骤如下，其特征在于；
（1）向反应器底层加入相应的光催化剂LaFeO3，并铺匀；
（2）按照光催化剂和废水的质量比为1-5：20-50通过反应器进水口加入氨氮废水；
（3）将上述反应器置于超声环境下20-40min，使其混合均匀；
（4）按照废水：双氧水为50: 1的体积比于反应器中添加废水和双氧水，其中双氧水为质量分数30%的双氧水；
（5）打开光催化反应器中的紫外灯电源，光催化反应一定时间；
（6）从出水口取上清液，采用分光光度法测定氨氮废水的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤一反应器为长方形不锈钢板箱体 ，箱盖上装有2只40 W的紫外灯，箱底用不锈钢板交替隔成相互联通的10个反应区，箱体两侧装有废水进、出口，出口处连接有水泵，水泵的另一端同流量调节器相连接，调节器的另一端同箱体进水口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，其特征在于，步骤1铺匀光催化剂LaFeO3厚度为1-3 cm。
4.根据权利要求1所述的一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，其特征在于，步骤2中氨氮废水的浓度为200mg/L-700mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，其特征在于，步骤5光催化反应时间为120-180min。
6.根据权利要求1所述的一种新型光催化剂LaFeO3催化降解氨氮废水的方法，其特征在于，步骤6分光光度法测定氨氮废水的浓度具体步骤如下；每隔20min取样，用离心机离心后，取溶液进行分析。
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- 2020-04-29 CN CN202010357688.4A patent/CN111533235A/zh active Pending
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