[发明专利]一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用。

背景技术

近年来，工业化快速发展带来的工业废水污染问题日趋严重。针对如何处理废水的难题，目前已有生化处理，生物处理等方法。然而工业废水具有成分复杂、高稳定性、难被生化降解且有毒有害的特点，传统的水处理方法难于治理。

随着臭氧氧化技术在水处理过程中不断的应用，我们逐步认识到臭氧氧化技术具有高效且无二次污染的优点，臭氧处理难降解有机物时，能使多环芳烃、杂环化合物和有机合成高分子化合物中的环状物部分开环或长链分子部分断裂，使大分子物质变成小分子物质，生成了易于降解的物质(如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸类有机小分子)，从而提高了废水的可生化性。

但臭氧氧化活性有很高的选择性，也使得臭氧在水处理过程中的应用受到了一定的局限性，其很难彻底去除水中的TOC(总有机碳)和COD(化学需氧量)。近年来，臭氧类高级氧化技术(ozone-based advanced oxidation process，以下记为AOP-O₃)的快速发展，尤其是非均相催化臭氧化作为一种有应用前景的除污技术，越来越被人们所重视。非均相催化臭氧化相比较O₃/UV、O₃/H₂O₂以及均相催化臭氧化等技术而言，其处理工艺不需要高能量的输入，对水质特性依赖性较低，反应条件温和，氧化降解有机物的效率更高。

乙酸是臭氧氧化降解有机物的主要产物，乙酸的氧化反应活性极低，其与臭氧几乎无反应活性[k＜3×10^-5L/(mol·s)]，多数AOP-O₃对其无法有效去除，是大多数化学氧化法的最终产物，其氧化去除情况直接影响水体的矿化程度。乙酸虽然是一种可生化降解的物质，但事实上，高浓度的乙酸对活性污泥有一定的毒害作用，在实际的好氧过程中是无法处理的。因此，研究催化臭氧化降解水中乙酸具有极其重要的意义，其对化学氧化+生物氧化处理工艺的推广应用具有重要的意义。

金属及其氧化物作为催化臭氧化分解的催化剂也是目前研究的热点，其催化效率因为催化剂本身的性能不同而有很大的差别。已公开的文献中，关于非均相催化臭氧化中催化剂的研究大多以路易斯酸性位催化剂催化臭氧氧化为主，如过渡金属氧化物CuO、MnO₂、TiO₂、Fe₂O₃等，对以路易斯碱性位催化剂CaO催化臭氧化还未有报道。

发明内容

本发明提供一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，该CaO/AC固体催化剂能高效催化臭氧氧化废水中的乙酸。

一种CaO/AC固体催化剂催化臭氧氧化废水中乙酸的应用，包括：将CaO/AC固体催化剂投加到含有乙酸的废水中，通入臭氧进行催化氧化；

所述的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分。

上述AC为活性炭(Activated Carbon)的简称。

AC是由微小结晶和非结晶部分混合组成的碳素物质，活性炭表面含有大量的酸性或碱性基团，这些酸性或碱性基团的存在，特别是羟基、酚羟基的存在，使活性炭不仅具有吸附能力，而且还具有催化能力；CaO是路易斯碱性位催化剂，其表面存在大量的路易斯碱中心。本发明中的CaO/AC固体催化剂以AC为载体，以CaO为活性组分，臭氧的末端氧原子与CaO/AC固体催化剂表面的羟基及路易斯碱中心成键，生成的活性氧可有效氧化降解废水中的乙酸。

催化氧化结束后，过滤回收CaO/AC固体催化剂并循环利用。

作为优选，所述的CaO/AC固体催化剂的制备方法为：将AC加入到可溶性钙盐溶液中，振荡浸渍，将浸渍物下真空干燥后，在氮气氛围下550℃～600℃煅烧，即得。

上述方法制备的CaO/AC固体催化剂，其比表面积和总孔体积均远远大于载体AC本身的比表面积和总孔体积，使CaO/AC固体催化剂对臭氧的催化活性远远大于单独的AC或CaO。本发明的CaO/AC固体催化剂中，载体AC和活性组分CaO之间协同催化臭氧氧化乙酸，大大提高臭氧对乙酸的降解效率。

作为优选，所述的可溶性钙盐溶液为硝酸钙溶液，所述硝酸钙溶液中硝酸钙的质量分数为15～20％。