[发明专利]一种含酚废水的催化湿式氧化方法

说明书

本发明公开了一种含酚废水的催化湿式氧化方法。该方法是将含酚废水与催化湿式氧化催化剂接触进行反应，该催化剂包括下述核壳结构组分，该核壳结构组分是以活性炭为核，以含过渡金属和稀土金属的氧化铝为壳。该方法所采用的催化剂具有催化性能良好、耐磨性能强、使用稳定性好的特点，有利于提高含酚类废水中的有机物的去除率，使用周期长。

技术领域

本发明涉及一种催化湿式氧化的方法，特别是用于含酚废水的催化湿式氧化方法。

背景技术

酚类化合物(苯酚及其衍生物)主要来源于煤化工、石油化工、制药厂、苯酚生产及酚醛树脂生产厂等，是一种原生质高毒物质，对一切生物个体都有毒害作用，可通过皮肤、粘膜、口腔进入生物体内，与细胞原浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性，尤其对神经系统有较大的亲和力，使神经系统发生病变。酚是工业废水中常见的高毒性、难降解有机物，不但危害人体健康安全，而且严重破坏自然生态平衡，造成严重的环境污染。水中酚含量达到5~10mg/L时，会引起鱼类大量死亡。此外，用含酚废水灌溉农田，也会使农作物减产或枯死。对于高浓度的含酚废水可采用物理化学法、生物法、化学氧化法等处理。物理化学法包括吸附法、萃取法、液膜分离技术、气提及蒸馏气提法、精馏法，其中最为常用的是吸附法。吸附法是利用一些多孔吸附剂较高的比表面积表现出的较强的吸附性能将废水中的酚类物质吸附，吸附剂吸附饱和后可再生使用，酚类物质也可以回收利用。常用的吸附剂主要有活性炭、磺化煤等吸附剂。活性炭吸附虽然吸附量大，但再生困难，因而其使用逐渐不为人们看好。磺化煤的吸附容量较小，处理后废水中含酚量远达不到排放标准，需进行二级处理。所以活性炭和磺化煤在处理高浓度含酚废水时受到了一定的限制。此类方法只是将酚类物质进行浓缩及部分转移，不能从根本上消除污水中的酚类污染物。对于高浓度的含酚废水来说，生物法的处理效果不是很好，废水中的部分酚类对厌氧微生物具有一定的毒害作用，因此，使用生物法处理酚类废水一般COD去除率不高，处理时间较长。化学氧化法是废水中呈溶解状态的酚类物质在加温加压条件下，通过化学反应被氧化成微毒或无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到去除的目的。

传统的化学氧化法需要高温高压，不但能耗高而且对设备材质要求也高，因此，工业上一般在传统氧化法对含酚废水进行处理时，加入催化剂，以降低反应的活化能，从而使反应能在更加温和的条件下和在更短的时间内完成。目前，湿式催化氧化法采用的催化剂，按照催化剂不同的形态，可以把催化剂分为均相和非均相两种。

均相催化剂主要包括以产生含氧自由基的Fenton试剂、Fe³⁺、Cu²⁺、钴和锰等金属离子，借助于这些均相催化剂的作用，废水中的有机组分、硫化物、氨氮等被空气、氧气、臭氧等氧化介质分别氧化成低分子酸( 低分子醇或二氧化碳)、硫酸盐或硫代硫酸盐、氮气等，使废水达到脱碳、脱硫和脱氮的处理目的。均相氧化催化剂制备和使用过程较为简单，一般可直接选用铁、铜、钴、锰等金属盐配成水溶液或直接投入到所处理的废水中，并由处理后的出水中排出或再生后循环使用。采用均相催化氧化，由于金属活性组分在废水中能够充分溶解和分散，一般可达到较为稳定的废水处理效果，但存在着药剂耗量大、运行费用高、金属流失和二次污染等严重问题，致使其应用受到较大的限制。

非均相催化剂主要是以活性炭、氧化铝等为载体，以碱金属、碱土金属、过渡金属或贵金属中的一种或几种作为活性组分构成的催化剂。活性炭是由含碳物质制成的黑色、孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳。活性炭性质稳定，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水或有机溶剂，易再生，是一种环境友好型吸附剂，广泛应用于工业“三废”治理、食品、医药、载体、半导体、电池及电能贮存等领域。目前用于废水处理的非均相催化剂大多选用活性炭作为载体，但是选用活性炭负载金属制备的催化剂耐磨性能差，机械强度不高，负载的金属易流失，使得活性炭催化剂的应用效果打了折扣。无定形氧化铝因具有良好的化学稳定性，孔容大，具有一定的酸性、孔结构分布集中、机械强度大、耐腐蚀等优点，在催化领域得到了广泛的应用，但无定形氧化铝存在比表面小的缺点，对有机物的吸附和转化能力相对较小。