[发明专利]微波诱导催化降解三苯甲烷类染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三苯甲烷类染料废水的处理方法，更具体的说是微波诱导催化降解三苯甲烷类染料废水的方法。

背景技术

随着染料与印染工业的发展，其生产废水已成为当前最主要的水体污染源之一，已对环境构成了日益严重的威胁。据相关资料报道，约占世界染料总产量1-10％的染料在印染工艺中损失而作为废水排放，是水体色泽污染和富营养化的主要来源。

三苯甲烷类染料是一种多苯环化合物，其结构的主要特征是在中心碳原子周围连接有三个苯环，其中一个苯环与碳原子以双键相连。该类染料是继偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大的染料，在其生产、使用过程中产生大量废水。其中某些染料及中间降解产物被报道具有“三致”作用，这些污染物从生产、运输、使用等环节进入环境，造成污染，为生态环境带来冲击。这类染料废水具有浓度高、色度深、毒性强、难生物降解等特点，是工业废水处理的难点。因此，如何去除废水中的三苯甲烷类染料一直是科研工作者关注的热点问题。

对染料类污染物的去除，传统的方法包括活性炭吸附、化学絮凝和离子交换等物理方法以及生物处理方法和化学处理方法。然而，传统的物理方法不能破坏染料的有机结构，只是将有机污染物从水相转移到其他相中，因而将造成二次污染。同时，由于染料废水中含有大量的芳香族化合物以及现代染料的高度稳定性等原因，生物处理方法也难以对其进行脱色和降解。

在过去的十几年中，随着水环境中的难降解的有毒有害有机污染物污染的日益加剧，化学处理方法中的高级氧化技术已发展成为去除有机染料废水的有效手段，诸如湿式氧化、湿式催化氧化、超临界水氧化、光催化氧化、微波辅助光催化和微波诱导催化等都得到了长足的发展。这些方法都具有各自的特点和不足。湿式氧化、湿式催化氧化、超临界水氧化技术都需要在高温、高压下进行，对反应设备要求较高，须耐高温、高压，并耐腐蚀。光催化氧化和微波辅助光催化技术，是近年来发展起来的一种水处理新型技术。但光催化技术普遍存在光利用率低和光量子效率低的问题：首先，光催化多采用由高压汞灯或无电极灯受激发产生的紫外光和模拟自然光作为光源。这类灯(特别是无电极灯)由于制作技术的问题，都存在自身不稳定的因素，从而导致光源的不稳定，影响降解效果，而自然光的利用率则更低。其次，对处理高浓度染料废水而言，使用的光很难穿透废水从而难达到预期的去除作用，这也制约了该技术的应用。因此，研究和开发无需光照的高级氧化技术来催化降解染料废水中有机染料污染物具有十分重要的现实意义。本发明采用微波诱导催化体系对典型三苯甲烷类染料的进行降解研究。

微波诱导催化是在微波场中引入强吸波物质(如活性碳、过渡金属及氧化物等)对污染物进行降解，可以克服光催化中必须使用光源的缺点，且反应可在常温常压下进行，同时达到节能、降耗、高效、快速，无二次污染的目标。研究证明，在微波辐射下，许多催化剂都可以使甲烷快速分解，适当控制条件则可以有选择地获得较低或较高(芳香)烃类。S.L.Suib(Suib S L，Zerger R P.A directcontinuous，low power catalytic conversion of methane to higherhydrocarbons via microwave plasmas.J Catal.1993.139：383-391)等将低压微波等离子技术应用于甲烷直接转化获得高收率的C2烃(主要是乙烯和乙烷)，例如以Ni为催化剂，压力1.3MPa，微波功率60W，甲烷转化率达52％，乙烷和乙烯的选择性达50％和25％。王金成(王金成，薛大明，全燮，熊力，杨凤林，赵雅芝.微波辐射处理活性艳蓝KN-R染料溶液的研究.环境科学学报，2001，21(5)：628-630)等人的研究表明：在活性炭存在下微波照射能使活性艳蓝KN-R溶液迅速脱色，每g活性炭处理浓度为300mg/L的活性艳蓝KN-R溶液50mL，微波辐射4min脱色率达97.1％。

发明内容

1.发明目的：

针对三苯甲烷类染料废水浓度高、色度深、毒性强、难生物降解等特点，本发明提供了一种微波诱导催化降解三苯甲烷类染料废水的方法，即采用微波诱导催化体系使三苯甲烷类染料废水降解的方法，可操作方便、无需光照、无二次污染、常温下即可进行催化方法，可在短时间内达到脱色、降解、除去染料的目标。

2.技术方案：

本发明的基本原理：