[发明专利]一种低能耗、高效率的直接氧化转移水处理工艺

说明书

本发明提供了一种低能耗、高效率的直接氧化转移水处理工艺(DOTP)，向带有有机污染物的水中加入催化剂以及微量的氧化剂进行氧化转移反应，得到处理后的水；所述催化剂选自非均相催化剂；所述氧化剂选自过硫酸盐或过氧化氢；所述氧化剂与所述有机污染物的摩尔比为(1～3)：1。本发明提供的水处理工艺由于污染物在催化剂界面上直接的氧化还原转移富集反应势垒低，所以效率高，且无需大量投加氧化剂，从而节约成本；由于本发明提供的水处理工艺不依赖高能活性物种，所以该过程受到水中NOM等基质的干扰较小；又由于污染物不经过降解矿化路径，所以可有效避免更毒、更难去除的中间产物的生成。因此，本发明提供的DOTP工艺未来具有广阔的发展和应用前景。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种低能耗、高效率的直接氧化转移水处理工艺(DOTP)。

背景技术

水是生命之源。然而，目前全球水系统的污染日趋严重，环保已成为21世纪最重要的发展主题之一。在目前的水污染控制领域，高级氧化工艺(Advanced OxidationProcess，AOP)受到了学术界和工业界的广泛研究和应用，因为其在生物难降解的有毒污染物的转化和矿化方面具有独特的优势。这种优势是因为其在光、电、氧化剂、催化剂等条件下产生的强氧化性的活性物种，然而，这类强氧化物种的产生往往需要跨越非常高的化学势垒，因此在实际水处理过程中，需要投入过量的能量或者氧化剂才能实现比较高的TOC/COD去除效率。例如在芬顿体系中，为了较好地去除水中污染物，H₂O₂的投加量往往是污染物浓度的2到3个数量级。此外，因为高活性物种无选择性氧化的原因，AOP效果很容易被水中共存基质(NOM、氯离子等)抑制，能量/药剂的利用率也大幅降低。由于不完全矿化，AOP反应过程中容易产生一些毒性更大、更难去除的产物，这进一步增加了水处理本身的压力。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种低能耗、高效率的直接氧化转移水处理工艺(Direct Oxidative Transfer Process，DOTP)，本发明提供的水处理工艺本质上是污染物在催化剂界面发生偶联或聚合的氧化还原反应，然后富集在催化剂界面，不经历降解矿化路径，氧化剂用量少，反应速度快，并且去除污染物效率高。

本发明提供了一种低能耗、高效率的直接氧化转移水处理工艺，向带有有机污染物的水中加入催化剂以及氧化剂进行氧化转移反应，得到处理后的水；

所述催化剂选自非均相催化剂；

所述氧化剂选自过硫酸盐或过氧化氢；

所述氧化剂与所述有机污染物的摩尔比为(1～3)：1。

优选的，所述非均相催化剂选自金属氧化物、碳材料和金属氯氧化物中的一种或多种。

优选的，所述非均相催化剂选自四氧化三钴、铁锰氧化物、铜氧化物、碳纳米管、生物质碳和FeOCl中的一种或多种。

优选的，所述氧化剂选自过一硫酸氢盐、过二硫酸盐或过氧化氢。

优选的，所述有机污染物包括生物难降解的微污染物和工业有机污染物中的一种或多种。

优选的，所述有机污染物包括含有酚羟基和氨基的芳香类污染物。

优选的，所述反应的时间≤1小时。

优选的，所述反应的温度为室温条件，所述反应的pH为4～10。