[发明专利]一种非均相臭氧催化降解印染废水的工艺

说明书

本发明公开了一种催化臭氧降解印染废水的处理工艺，其采用的催化剂为氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂，该催化剂活性组分特殊的纳米管状结构以及氮元素和钴元素的掺杂使其具有高效的催化臭氧降解活性，该处理工艺具有操作简单、成本低廉、降解效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种氮、钴共掺杂氧化铈纳米管催化剂降解印染废水的处理工艺，采用氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性壳聚糖催化剂，该催化剂活性组分特殊的纳米管结构以及非金属氮元素和金属钴元素的掺杂使其具有高效的催化臭氧降解活性，该处理工艺具有操作简单、成本低廉、降解效率高等优点。

背景技术

印染废水是当今污染源之一，降低废水中的有机物含量和色度已成为当今工业废水治理的一个热点，是环境工作者十分关注的问题。由于目前各种印染产品的多样化，制造方法也各不相同，所用有机物染料也是越来越多，废水中的成分相当复杂，可生物降解性较差。一般来说，印染废水主要具有以下几个特点：（1）有机物含量高、色度大。印染废水属于有机废水，天然和人工合成的染料构成水中主要的有机物组分。在印染加工过程中一般会使用大量染化料，这类物质不可能全部转移到织物上，会在水中游残留导致废水的色度加深，况且纤维物质的不同导致染色过程所用的染料也不同，并随着近年来各种新型助剂和浆料的频繁使用，使得废水的组成成分更加复杂，有时COD可达到2000～300mg/L，而BOD/COD不到0.2，有机物的可生物降解性能更低，所以处理难度更大。（2）水质变化大。印染废水是印染行业在生产过程中排放的各种废水的总称。有些企业排放的生产废水或辅助生产废水中可能含有一部分生活污水，往往导致废水的水质经常变化。由于废水排放与企业生产的品种及所用燃料种类和数量的因素有关，所以水质变化大。（3）pH变化大。各种织物在染料加工过程中使用的工艺不同，需要在不同pH值条件下将进行染色才能将染料更好地沉积在织物上，所各类印染排放废水的pH值也不尽相同。（4）水量水温变化大。由于印染产品和工艺的多样性，导致废水的水温水量也不稳定这也无形中增大了处理的难度，往往需要多种方法联合使用进行处理。

目前来说，印染废水常用的处理方法有吸附法、生物法和化学法等。常见的高级氧化技术有Fenton类氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法和催化臭氧化法。

催化臭氧化的原理如下：臭氧在水中与有机物反应主要是通过直接氧化和自由基反应两种方式。在水中OH^-的诱导作用下，引发臭氧分解的链式反应，包括链引发、链增殖和链终止三个阶段。实际上水中存在很多物质都能引发或终止这种链式反应，我们根据作用的不同将其分为自由基的引发剂、促进剂和抑制剂。催化臭氧化的目的主要就是需要在催化的作用下引发臭氧的链式反应，生产更多的羟基自由基，同时能减少可能成为自由基抑制剂的中间产物以得到对有机物的彻底去除，因为枪击自由基比臭氧及其他氧化剂具有更高的电极电位，氧化能力更强，且没有选择性，能够无差别地将废水中几乎所有的有机物质降解成CO₂和H₂O，尤其对难降解的有机废水的处理特别适用。

均相催化臭氧技术在去除废水中有机物的同时，引起了新的问题，即在水中投加的过多金属离子增加了二次污染，在有机物降解后还必须增加其他处理工艺来去除这些金属离子，从而使工艺成本增加，而且随着废水的排放，废水中离子的浓度也会逐渐减少，导致催化效率的下降。另外，用于催化的金属离子往往具有毒性，这也减少了处理后的废水回收利用的难度，由于这种种弊端，人们又逐渐开发了更易于分离回收、循环利用的非均相催化用于催化臭氧化技术处理废水。