[发明专利]碳酸氢盐活化负载型金属催化剂氧化处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术，具体涉及一种采用碳酸氢盐活化负载型金属催化剂催化氧化处理有机废水的方法，该方法是以过氧化氢为氧化剂，碳酸氢盐为活化剂，采用负载型金属离子催化剂催化氧化降解有机废水。 

背景技术

随着工业化程度及人民生活水平的提高，各种有机废水的降解处理压力越来越大。尤其是随着生产规模的不断扩大及工业技术的飞速发展，含有高浓度难降解、且有毒有害的有机废水污染源日益增多。目前处理各种废水的方法包括物理、生物及化学方法。其中物理法是将污染物加以收集与转移，而不是消除；生物法是目前使用最成功与广泛的方法，但处理周期较长且对可生化活性差及高生物毒性的污染物处理较难。化学法种类繁多，适合于快速处理高浓度废水，具有较好的应用前景，尤其是基于活化过氧化氢的Fenton技术(Pignatello JJ，Environment Science &Technology2006)及其改进体系，如光助Fenton(CN1636893)，电Fenton(CN1789150)，Fenton/O₃(CN101311130)，Fenton/超声波(CN1546395)等，已成为各方面关注的焦点。其特点是形成具有极高氧化能力的羟基自由基，对各种污染物进行快速、无选择性地氧化到二氧化碳和水。但这些催化技术在实际的工业应用中还存在一些技术难题，限制了它们在实际废水处理的大量应用。其中特别是负载型金属离子催化剂，尚有以下缺点：1)由于大量使用金属离子作为催化剂，随着反应的进行，反应介质逐渐酸化，同时由于较高的处理温度，金属离子大量溶出，形成二次污染(Mantzavinos D，WaterResearch，2009)，2)反应受pH限制严重(如Fenton体系需要在pH 3-4 处理)，3)设备投资大(如湿式氧化)，因此限制了它们在实际废水处理的大量应用。为克服以上缺点，发明专利“一种活化双氧水氧化降解废水有机污染物的方法”  (ZL 2009 1 0061122.0)开发了碳酸氢盐活化的双氧水体系来实现有机废水的有效降解，加入微量的水溶性过渡金属离子后会进一步提高其催化活性。但采用水溶性过渡金属离子为催化剂，同样造成二次污染，且金属催化剂难回收，成本较高。 

发明内容

本发明针对使用水溶性过渡金属离子为催化剂容易带来二次污染的缺陷，提供了一种碳酸氢盐活化负载型金属离子催化剂，过氧化氢为氧化剂的催化氧化处理有机废水的方法，实现有机废水的有效降解。 

本发明提供的一种碳酸氢盐活化过氧化氢催化氧化处理有机废水的方法，将负载型过渡金属离子、碳酸氢盐活化的过氧化氢与有机废水混合并搅拌反应，待过氧化氢消耗完毕即结束；其中， 

所述负载型过渡金属离子作为催化剂，过渡金属离子在催化剂中的质量百分比浓度为0.1-10％，其用量为0.01-10g/L，所述过氧化氢作为氧化剂，所述碳酸氢盐活化的过氧化氢氧化剂是由过氧化氢与碳酸氢盐配成水溶液形成，其中碳酸氢盐在混合物中的浓度为0.5-1000mM/L，过氧化氢在混合物中的浓度为1-500mM/L。 

作为上述技术方案的改进，所述负载型过渡金属离子为钴、铬、锰、铜、铁、镍、钒、钼和钨的一种或多种。 

作为上述技术方案的进一步改进，在负载型过渡金属催化剂中加入添加物，所述催化剂的添加物是碱土金属离子或/和无氧化还原活性的过渡金属离子，添加物在催化剂中的质量百分比浓度为0.1-20wt％。 

作为上述技术方案的再进一步改进，所述催化剂的添加物为镁、钙、钡、锶、钪、钇、锆和锌离子中的一种或多种。 

作为上述技术方案的更进一步改进，所述碳酸氢盐的阳离子是碱金属 离子或/和碱土金属离子；所述碳酸氢盐的阳离子是锂、钠、钾、铯、镁、钙、钡、锶及铵离子中的一种或多种；所述催化剂的载体为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、硅藻土或蒙脱土。 

本发明采用负载型金属离子为催化剂，以碳酸氢盐活化的过氧化氢为氧化剂在近室温条件下实现了有机废水的高效降解，消除了水溶性金属离子带来的二次污染，并有效克服上述“Fenton类高级氧化技术”的缺陷。本发明所包含的技术具有反应条件温和、催化剂可循环使用、无二次污染及设备投资低的优势。