CN203411383U - 一种膜管催化剂 - Google Patents

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徐灏龙
徐滔
章一丹
易菁
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Abstract

本实用新型公开了一种膜管催化剂。废水外进内出通过催化剂，催化剂外部投入氧化剂同时通入压缩空气搅拌，常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，压缩空气作为辅助氧化剂同时参与催化氧化链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂载体采用膜管，催化剂活性成分为稀有金属、贵金属和过渡金属氧化物的一种或多种，催化剂反冲采用水冲洗或空气冲洗中的一种或多种。本实用新型催化剂载体比表面积大，气、液、固多相反应速率快，传质效率高，反应充分，氧化剂耗量少，可引入廉价的氧气作为氧化剂参与链式反应，反应条件温和，运行成本低。

Description

一种膜管催化剂
技术领域
本实用新型涉及废水高级氧化处理领域，具体涉及一种膜管催化剂。
背景技术
随着废水中生化难降解、有毒污染物的日益增多和污染物排放标准的日益严格，亟需一种有效的预处理和深度处理方法。
高级氧化法是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基·HO其氧化能力（2.80V）仅次于氟（2.87V），它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小，当水中存在多种污染物时，不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况；·HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，不会产生二次污染；普通化学氧化法由于氧化能力差，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的，而高级氧化法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，从而达到了彻底去除TOC、COD的目的；由于它是一种物理化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降低10-9级的污染物；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数大于109mol-1Ls-1, 能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。
但是，已应用的高级氧化法也存在一定的局限：如氧化剂用量多，运行成本高；反应条件苛刻；催化剂缺乏优良的载体，活性差、易流失、失活、堵塞等；限制了其应用。若能找到一种氧化剂耗量少，反应条件温和，催化剂性能优良，运行成本低的催化氧化方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种膜管催化剂。
膜管催化剂是由膜管催化单元组成板框式、螺旋式、桥式、直管式膜管催化剂，膜管催化单元包括催化剂载体、催化剂层、膜通道，催化剂载体外设有催化剂层，催化剂载体内设有膜通道。
所述的催化剂载体的材质为纤维类、合成树脂类或陶瓷类中的一种或多种。
所述的膜通道直径为0.05～100um。
 本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：
1、膜管催化剂性能优良。采用膜管作为催化剂的载体，比表面积大，传质效率高；催化剂活性成分为稀有金属、贵金属和过渡金属氧化物的一种或一种以上，降低反应势能；反应速率快，反应充分，氧化剂耗量少。
2、反应效率高，氧化剂用量低。废水外进内出通过膜管催化剂，均匀且无短流；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；气、液、固多相反应速率快，可引入廉价的氧气作为氧化剂参与链式反应。
3、不会堵塞。催化剂反冲洗采用水冲洗、空气冲洗的一种或一种以上；废水通过膜期间，含有杂质堵塞膜孔，使流体通过膜孔困难，当催化剂表面的杂质过多时，可以开启气、水反冲系统，通过气、水反方向冲刷去除杂质，可有效防止催化剂的堵塞。
本实用新型催化剂载体比表面积大，气、液、固多相反应速率快，传质效率高，反应充分，氧化剂耗量少，可引入廉价的氧气作为氧化剂参与链式反应，反应条件温和，运行成本低，不会堵塞。
附图说明
图1为膜管催化单元的结构示意图；
图中，催化剂载体1、催化剂层2、膜通道3。
具体实施方式
如图1所示，膜管催化剂是由膜管催化单元组成板框式、螺旋式、桥式、直管式膜管催化剂，膜管催化单元包括催化剂载体1、催化剂层2、膜通道3，催化剂载体1外设有催化剂层2，催化剂载体1内设有膜通道3。
所述的催化剂载体1的材质为纤维类、合成树脂类或陶瓷类中的一种或多种。所述的膜通道3直径为0.05～100um。
采用膜管催化剂的废水催化氧化处理方法是：
废水外进内出通过膜管催化剂，膜管催化剂外部投入氧化剂同时通入压缩空气搅拌，常温常压条件下，氧化剂在膜管催化剂的催化剂层2作用下产生羟基自由基链式反应，压缩空气作为辅助氧化剂同时参与催化氧化链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质，处理后出水经过膜通道3排出；采用膜管作为催化剂载体1，催化剂负载的活性成分为稀有金属、贵金属和过渡金属氧化物的一种或多种，催化剂反冲采用水冲洗或空气冲洗中的一种或多种。
所述的催化剂负载采用沉淀法、浸渍法、混合法或离子交换法中的一种或多种，活性成分含量为1%～15%。所述的氧化剂为双氧水、二氧化氯、臭氧、紫外或超声的一种或多种。
实施例1
本实例中处理的废水为制药企业排放的原水，设计进水CODcr为5106mg/L,BOD5为1277mg/L，B/C为0.25。本实例利用膜管作为催化剂的载体，膜管催化剂为直管式；催化剂载体1的材质为陶瓷类；膜通道3直径为100um；催化剂负载的活性成分为铁Fe、锰Mn、镍Ni、钴Co氧化物，活性成分含量为15%；催化剂负载采用沉淀法；废水外进内出通过膜管催化剂；氧化剂采用双氧水；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂反冲洗采用水冲洗；出水CODcr为465mg/L,BOD5为167mg/L，B/C为0.36；经处理后，废水CODcr的去除率为90.9%，B/C提高了44%。
实施例2
本实例中处理的废水为城镇污水厂排放的尾水，设计进水CODcr为85mg/L。本实例利用膜管作为催化剂的载体，膜管催化剂为直管式；催化剂载体1的材质为合成树脂类；膜通道3直径为0.05um；催化剂负载的活性成分为铁Fe、铜Cu、银Ag、钴Co氧化物，活性成分含量为1%；催化剂负载采用浸渍法；废水外进内出通过膜管催化剂；氧化剂采用二氧化氯；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂反冲洗采用空气冲洗；出水CODcr为43mg/L，废水CODcr的去除率为49.4%。
实施例3
本实例中处理的废水为化工企业排放的原水，设计进水CODcr为1250mg/L,BOD5为250mg/L，B/C为0.2。本实例利用膜管作为催化剂的载体，膜管催化剂为板框式；催化剂载体1的材质为纤维类；膜通道3直径为5um；催化剂负载的活性成分为铁Fe、镍Ni、钴Co氧化物，活性成分含量为5%；催化剂负载采用沉淀法；废水外进内出通过膜管催化剂；氧化剂采用臭氧；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂反冲洗采用水、气联合冲洗；出水CODcr为320mg/L,BOD5为99mg/L，B/C为0.31；经处理后，废水CODcr的去除率为74.4%，B/C提高了55%。
实施例4
本实例中处理的废水为农药企业排放的原水，设计进水CODcr为3480mg/L,BOD5为766mg/L，B/C为0.22。本实例利用膜管作为催化剂的载体，膜管催化剂为螺旋式；催化剂载体1的材质为纤维类；膜通道3直径为20um；催化剂负载的活性成分为锰Mn、镍Ni、钴Co氧化物，活性成分含量为10%；催化剂负载采用离子交换法；废水外进内出通过膜管催化剂；氧化剂采用紫外；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂反冲洗采用水冲洗；出水CODcr为700mg/L,BOD5为280mg/L，B/C为0.4；经处理后，废水CODcr的去除率为79.9%，B/C提高了81.8%。
实施例5
    本实例中处理的废水为印染企业排放的尾水，设计进水CODcr为165mg/L。本实例利用膜管作为催化剂的载体，膜管催化剂为桥式；催化剂载体1的材质为合成树脂类；膜通道3直径为3um；催化剂负载的活性成分为铁Fe、铜Cu、银Ag、镍Ni氧化物，活性成分含量为3%；催化剂负载采用混合法；废水外进内出通过膜管催化剂；氧化剂采用超声；空气既作为氧化剂参与催化氧化链式反应又起搅拌混合作用；常温常压条件下，氧化剂在催化剂的作用下产生羟基自由基链式反应，通过多相催化氧化反应氧化废水中的污染物质；催化剂反冲洗采用空气冲洗；出水CODcr为92mg/L，废水CODcr的去除率为44.2%。

Claims (3)

1.一种膜管催化剂，其特征在于由膜管催化单元组成板框式、螺旋式、桥式、直管式膜管催化剂，膜管催化单元包括催化剂载体(1)、催化剂层(2)、膜通道(3)，催化剂载体(1)外设有催化剂层(2)，催化剂载体(1)内设有膜通道(3)。
2.根据权利要求1所述的一种膜管催化剂，其特征在于：所述的催化剂载体(1)的材质为纤维类、合成树脂类或陶瓷类中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种膜管催化剂，其特征在于：所述的膜通道(3)直径为0.05～100μm。
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