[发明专利]非均相高级催化氧化废水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于废水处理的非均相高级催化氧化方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

早期对污水治理用催化剂研究最多的是均相催化剂。均相催化剂反应速度快，条件苛刻，需进行后续处理，流程复杂，引起大量二次污染。非均相催化剂是以固态形式存在，催化剂具有活性高、易分离、稳定性好等优点。

非均相催化氧化法是以单分子层吸附-脱附动力学和速率控制分析理论，及近代表面科学卢纶(催化反应微观动力学模型)为理论基础，作用原理实际上是在装有固体催化剂的反应器中，废水中的污染物和氧化剂分子扩散到催化剂表面的活性中心被吸附，然后污染物和氧化剂分子在催化剂表面发生催化氧化反应，最后解脱脱附返回液相主体的过程。

吸附过程：

催化反应：

解附脱离：

现有的非均相催化氧化法是以沸石或活性氧化铝为载体，虽然载体活性高，但使用一段时间后活性降低，效率降低，回收困难，机械强度低，使用寿命短等，严重制约了非均相催化氧化技术的推广和应用。

发明内容

本发明针对现有非均相催化氧化水处理技术存在的不足，提供一种反应条件低、操作过程简单、无特殊药剂、费用低的非均相高级催化氧化废水处理方法。

本发明的非均相高级催化氧化废水处理方法，是通过在废水中加入催化剂，对投加于废水中的氧化剂进行催化，使氧化剂高效释放，实现对难降解物质的深度氧化，在催化剂作用下，产生活泼羟基自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快对废水中有机物和还原性物质的氧化。

所述催化剂以质量百分比0.1-0.25％的比例加入废水中。

所述催化剂通过以下过程制备：

以特种混合陶粒作为载体，该特种混合陶粒是通过三氧化二铝、高粘土、粘土和活性炭粉末按质量比1.5-2.5:0.5-1.5:3.5-4.5:0.3-0.6的比例混合后造粒而成，将所述载体在浓度0.2-0.8mol/L的过渡金属催化剂溶液中浸泡20-25小时进行活化，然后在600-700℃下烧结2-4小时，制成催化剂。

本发明对于废水的脱色和COD去除率都大幅提高，具有以下特点：

1.采用过渡金属系催化剂，活性高，价格低廉，原料广泛

2.载体比表面积大，吸附性强，吸附牢固。

3.特种混合陶粒，机械强度大，耐机械磨损，机械损失小。

4.高活性催化剂对水质适用性强，反应条件低，无需调酸；

5.采用固体催化剂，产泥量小，费用低；

6.操作过程简单、无特殊药剂、费用低、无需复杂设备；

7.对后续的生化处理没有毒害作用，对环境友好。

具体实施方式

本发明的非均相高级催化氧化废水处理方法是在臭氧氧化、Fenton试剂、二氧化氯氧化等工艺的基础上开发的一种高效深度处理工艺，具体过程如下所述：

(1)制备特种混合陶粒

该特种混合陶粒是通过三氧化二铝、高粘土、粘土和活性炭粉末按质量比1.5-2.5:0.5-1.5:3.5-4.5:0.3-0.6的比例混合后造粒而成，粒径为5～20㎜。

(2)以制备的特种混合陶粒作为载体，将其在浓度0.2-0.8mol/L的过渡金属催化剂(如硝酸铜或硫酸亚铁等)水溶液中浸泡20-25小时，进行活化，取出后在马弗炉中600-700℃下烧结2-4小时，制成催化剂。

(3)将制成的催化剂以质量百分比0.1-0.25％的比例加入废水中，对投加于废水中的氧化剂(双氧水)进行催化，使氧化剂高效释放，产生大量·OH及O^-，降解有机污染物，实现对难降解物质的深度氧化，在催化剂作用下，产生活泼羟基自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快对废水中有机物和还原性物质的氧化。废水中的氧化剂按现有常规投加量投加，如6mg/L-12mg/L。

上述方法对废水脱色和COD去除率都大幅提高。

本发明的非均相高级催化氧化废水处理方法与常规非均相催化氧化处理技术的对比如下表：

本发明广泛应用于纸浆造纸、染料、防腐剂、显相剂、农药等废水处理工程中，具有很好的应用前景。