[发明专利]光催化氧化处理硝基苯废水的方法

说明书

本发明公开了一种光催化氧化处理硝基苯废水的方法。通过光催化氧化装置的分隔板将紫外光辐射区分割成螺旋环形空间，并在环形空间中填充以不锈钢丝网为载体，掺杂Ag⁺和Fe³⁺的纳米TiO₂为活性组分的负载型复合纳米TiO₂光催化剂，本发明方法可显著提高紫外光的利用效率，同时强化紫外光、催化剂和氧化剂传质，促进废水中硝基苯的去除。本发明工艺简单，硝基苯降解效率高，投资运行成本低，具有显著的经济价值。

技术领域

本发明涉及一种光催化氧化处理硝基苯废水的方法，特别是一种利用紫外光在光催化氧化装置中催化剂和过氧化氢作用下，催化氧化处理硝基苯废水的方法。

背景技术

硝基苯生产过程中，需要进行碱洗和水洗去除粗硝基苯中的酸和盐，由于硝基苯在水中有一定的溶解度，导致产生大量含硝基苯的废水。硝基苯在水中具有极高的稳定性，由于其密度大于水，进入水体后会沉入水底，长时间保持不变，造成的水体污染会持续相当长的时间。我国对废水中硝基苯的排放有着严格的标准，GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》中要求排放废水中硝基苯≤2mg/L，因此，研究如何有效降解废水中的硝基苯具有重要意义。

硝基苯类化合物化学性能稳定，苯环较难开环降解，常规的废水处理方法包括生物降解法、化学氧化法、电化学法、吸附法、萃取法等，但上述方法均存在运行成本高、反应周期长、处理效果不佳等缺点。

光催化氧化技术利用光激发氧化将O₂、H₂O₂等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H₂O₂、uv-O₂等工艺，可以用于处理污水中难降解物质，具有处理效果好，工艺简单的特点。

张蕾等在《Ti/Cu交联累托石光催化氧化处理硝基苯废水研究》中以钛酸丁酯为钛源，掺杂铜(CuCl₂)制备交联剂。制得柱状Ti/Cu交联累托石，结合其吸附特性并通过其在光催化氧化条件下处理含硝基苯有机废水。在pH=9，交联累托石用量为30 g/L，一根20 W紫外灯光辐照2 h的处理条件下，硝基苯由73.81 mg/L降至3.17 mg/L，去除率达到95.71%，，用其处理含硝基苯工业废水，COD去除率为83.73%，由4800 mg/L降至530.4 mg/L，硝基苯去除率达92.3l%，由10.32 mg/L降至0.79 mg/L。

董娅玮等在《掺杂纳米TiO₂光催化氧化处理硝基苯废水研究》中采用溶胶-凝胶法制备的系列金属离子掺杂纳米TiO₂为催化剂，在紫外光照射下对硝基苯废水进行光催化降解。实验结果表明，光催化氧化处理硝基苯废水的效果依次为，铜掺杂纳米TiO₂、铁掺杂纳米TiO₂、铬掺杂纳米TiO₂、商品纳米TiO₂。铜掺杂纳米TiO₂光催化氧化处理硝基苯废水的最佳条件为：合成废水pH为3.0，铜掺杂纳米TiO₂用量为7.5g/L废水，用30W紫外灯在搅拌条件下光照4 h，废水的硝基苯含量由100 mg/L降至2.59 mg/L，去除率达到97.41%。

卢正希在《含钛矿物光催化降解硝基苯废水》中研究了不同含钛矿物光催化降解硝基苯，在最佳反应条件下：温度为40℃，光催化剂选择高钛渣，pH=7，光源为氙灯，光照180min时硝基苯的降解率达到42.8%。加入次氯酸钠、高锰酸钾和双氧水，硝基苯的降解率有所提高，加入双氧水光催化360min，硝基苯的降解率达到97.2%。