[发明专利]一种催化降解有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废水处理领域，尤其涉及一种催化降解有机废水的方法。

背景技术

近年来，有机废水所引发的环境问题日益严重，寻求高效、低成本且对环境友好的处理技术是目前水处理领域的迫切需要；有机废水的处理技术方法主要包括物理法、生物法和化学法等，化学法中的高级氧化法，是水处理过程中一个重要的新兴方法，可以将污染物直接矿化为无毒害的CO₂、H₂O及微量无机盐，或是提高污染物的可生化性，其中类Fenton法因反应速率极快，反应条件温和，且操作简单，运行成本相对较低，而且催化剂以固态存在形式，易于分离，可以循环使用，pH适用范围也相对较宽等优点受到了越来越多的关注，但目前类Fenton催化剂仍然存在催化效率不高的问题；有研究发现，过渡金属的外层电子轨道在反应过程中能够提供或者接受电子，提供氧化还原反应的场所，促进羟基自由基的生成，其中，研究较多的是Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等离子与铁元素的复合；另外，一些贵金属对氧化反应有较高的催化活性且稳定性好，因此在类Fenton催化剂中引入少量贵金属能够大大提高催化活性。

发明内容

本发明旨在提供一种催化降解有机废水的方法，针对难降解有机废水的处理问题，利用贵金属对有机废水的还原作用降低有机污染分子化学键键能，同时选择合适的金属元素进行催化剂的复配，与双氧水构成类Fenton体系，催化降解有机废水中的污染物，具有催化降解效果好，pH适用范围较广，成本低廉等特点。

本发明提供一种催化降解有机废水的方法，具体方法为：有机废水在调节池中调节其pH至3~8，然后进入铂、铅金属丝的还原反应单元，停留时间为5~10分钟，再进入氧化亚钴和氧化亚铜复合类Fenton催化氧化单元，向催化氧化单元中投加双氧水，并施加曝气搅拌，停留时间为30~40分钟，后续经混凝沉淀单元排出。

进一步地，采用硫酸或氢氧化钠调节有机废水的pH值为3~8。

进一步地，所述的铂、铅金属丝的还原反应单元中铂和铅的重量百分含量分别为5%~10%和90%~95%，其中铂金属丝的直径为0.2~0.5 mm，铅金属丝的直径为0.5~1.5 mm，在反应单元中的填充率为3~5%。

进一步地，所述的氧化亚钴和氧化亚铜复合类Fenton催化氧化单元中氧化亚钴和氧化亚铜的重量百分含量分别为55%~86%和14%~45%，粒径为60~100目，在反应单元中的填充率为15~25%。

进一步地，双氧水的浓度为30wt%，投加量与有机废水的体积比为0.5~1%；曝气搅拌系统，汽水比控制在10~20:1。

进一步地，在混凝沉淀单元中，按所处理废水量体积的0.5~2‰加入浓度为5wt‰聚丙烯酰胺（PAM）进行混凝反应，混合搅拌10~20分钟，通过混凝反应加以沉淀去除，出水达标排水或再处理。

本发明与现有的有机废水处理技术相比优点在于：

在常规装置中，贵金属一般都是直接作为Fenton催化剂的一部分，而本专利将其作为还原反应单元，放置于Fenton反应之前；本发明中有机废水在类Fenton反应之前经过铂铅金属丝的还原作用，降低了有机污染物的化学键键能，从而提高了类Fenton反应的效率，减少了反应时间。

本发明中的复合金属催化剂中的元素为钴和铜，没有铁元素的参与。

该反应过程操作简单、无须复杂设备且能回收利用等优点具有很好的应用前景。

附图说明

图1为催化降解有机废水的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。

本发明是以类Fenton反应氧化机理为基础，利用复合金属催化剂催化双氧水产生的具有强氧化性的羟基自由基来降解有机大分子，使之降解为小分子有机物或矿化为二氧化碳和水等无机物；在类Fenton反应之前，有机废水先通过铂、铅金属丝的还原作用，降低了有机污染物的化学键键能，从而提高了后续类Fenton反应的效率。