一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法技術

本發明專利技術屬于水處理技術領域，公開了一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，通過強化產生羥基自由基(

【技術實現步驟摘要】
一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法


[0001]本專利技術屬于飲用水處理
，主要涉及一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，高效氧化去除水中有機污染物，同時可以控制消毒副產物溴酸鹽的生成。

技術介紹

[0002]隨著我國工農業的飛速發展，含有有機污染物的污廢水排放量也逐年增加。這些污染物種類繁多，主要來源于農藥、印染、化工等行業，由于有毒的的小分子有機物難以降解，會在生物體內積蓄，具有強烈的致癌、致畸、致突變作用，對生態環境和人體健康造成了極大的威脅。因此，如何處理有機污廢水受到了人們格外關注。
[0003]高級氧化技術是指通過產生具有高活性物質
·
OH來氧化降解有機污染物的水處理技術，則不斷提高
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OH的生成率和利用率是高級氧化的重點研究方向。臭氧催化氧化是高級氧化的一種，其將臭氧的強氧化能力與催化劑的吸附性、氧化性結合起來，提高了臭氧的分解和
·
OH的生成速率，可以在較短時間內將有機物降解、礦化為無毒的H2O和CO2。
[0004]近幾年，基于硫酸根自由基(SO4·
?
)的高級氧化技術受到了研究者的廣泛關注，由于其在堿性條件下具有比
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OH更高的氧化還原電位，且也芳香族酸的反應礦化度更高。研究表明，通過UV、熱活化PMS和PDS產生的SO4·
?
對有機物的降解效能可以大大提高。
[0005]臭氧高級氧化技術雖然具有氧化效率高、反應速率快及無二次污染的優點，但仍然存在一定的局限性，如在使用臭氧殺菌時，水體中的溴離子易被臭氧氧化生成溴酸鹽，一種國際認證的2B級潛在致癌物。大量研究表明，非金屬碳基催化劑對于溴酸鹽的去除具有良好的作用，一部分溴酸鹽通過物理吸附作用去除，較大部分溴酸鹽被碳基催化劑表面的某些化學官能團反應還原為溴離子，由此碳基催化劑可大大抑制溴酸鹽生成。
[0006]鑒于此，對現有的臭氧高級氧化處理污水方法進行改進，使其既能高效去除水中有機污染物成分，同時又可以控制消毒副產物溴酸鹽的生成是我們需要重點研究的方向。本專利技術就是在此技術問題的基礎上所提出的一種高級氧化方法。

技術實現思路

[0007]本專利技術是要解決目前高級氧化技術存在難以高效去除水源水中的微污染有機物及會產生消毒副產物溴酸鹽的問題，提出一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法。
[0008]本專利技術一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，按照以下步驟進行：
[0009](1)向加入一定劑量PMS的待處理水中連續通入臭氧；
[0010](2)水流入碳基催化劑的反應器，水流速度為1～20m
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h
?1，在反應器中的停留時間為5～240min。
[0011](3)尾氣經處理后排出，水從反應器中流出后進入生物濾池過濾。
[0012]本專利技術步驟(1)碳基催化劑包括有四類：催化劑A
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活性炭，催化劑B
?
碳納米管，催化劑C
?
石墨烯，催化劑D
?
在前三種催化劑載體上負載金屬氧化物。
[0013]催化劑A可選粉狀活性炭和顆粒狀活性炭。
[0014]催化劑B可選單壁碳納米管和多壁碳納米管。
[0015]催化劑C可選氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(rGO)。
[0016]催化劑D負載型金屬氧化物催化劑，其中金屬氧化物為鈷基氧化物、銅基氧化物、鐵基氧化物、錳基氧化物。所述的負載金屬氧化物的催化劑D通過浸漬法制得。所述的催化劑D負載型金屬氧化物中金屬氧化物的總重量為載體重量的0.1％～45％。
[0017]優選的，所述的碳基催化劑為顆粒狀活性炭、多壁碳納米管及、催化劑C或以催化劑C為載體的負載型金屬氧化物。
[0018]本專利技術步驟(2)(3)所述的反應器分為柱狀反應器或反應池。在柱狀反應器中填加顆粒狀催化劑，在反應器池中投加粉末狀催化劑。
[0019]高級氧化過程中水流速度為1～20m
·
h
?1，臭氧投加量為0.1～30mg
·
L
?1，O3與PMS投加的物質的量之比為1:0.5～1:50，臭氧與碳基催化劑的投加的物質的量之比為:1:3～1:30。
[0020]本專利技術的技術方案，具有以下優點：
[0021]1)本專利技術提供一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，通過將連續通有臭氧且加入一定劑量PMS藥劑的污水通入填充有碳基催化劑的反應器中，可保證處理水中的有機污染物成分及臭氧可與催化劑充分接觸，利于高效去除有機物且工序簡單易行，使本專利技術的水處理方法能夠滿足大規模連續化的水處理要求。
[0022]2)臭氧與PMS聯合強化生成高活性氧化物
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OH和SO4·
?
，提高對有機污染物的降解效能。
[0023]3)采用非金屬碳基催化劑或負載金屬氧化物催化劑，其具有可解決金屬浸出問題、固體形式投加方便、易回收再生使用及對設備腐蝕性小等優點，在臭氧消毒過程中，可以通過物理吸附作用及碳基催化劑表面的化學官能團反應還原作用明顯抑制消毒副產物溴酸鹽的生成。
[0024]4)將O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，其不僅高效降解水中有機污染物，同時可以控制消毒副產物溴酸鹽的生成。
[0025]5)當待處理水中天然有機物含量高時,將經過O3/PMS/碳基催化劑聯合處理后的水再通入生物濾池，不僅可進一步提高溴酸鹽的去除效果，同時將大分子天然有機物轉化為小分子，大大提高天然有機物去除。
附圖說明
[0026]圖1為本專利技術工藝流程簡圖；
[0027]圖2為本專利技術反應柱工藝示意圖；
[0028]圖3為本專利技術反應池工藝示意圖；
[0029]圖4a不同碳基催化劑的加入對溴酸鹽生成的影響之一；
[0030]圖4b不同碳基催化劑的加入對溴酸鹽生成的影響之二；
[0031]圖4c不同碳基催化劑的加入對溴酸鹽生成的影響之三；
[0032]圖5a不同碳基催化劑的加入對有機物草酸的降解效果之一；
[0033]圖5b不同碳基催化劑的加入對有機物草酸的降解效果之二；
[0034]圖5c不同碳基催化劑的加入對有機物草酸的降解效果之三。
具體實施方案
[0035]以下結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。
[0036]本專利技術以在水溶液中加入一定量溴離子和草酸來模擬待處理水源水，來說明本專利技術的水處理方法。
[0037]實施例1
[0038]如圖1所示的流程，采用圖2或者圖3所示的反應器。
[0039]在臭氧和PMS投量摩爾比為1:1且存在25μmol L
?1溴離子的情況下，向反應器中加入不同濃度的PAC、CNT、GO粉末，檢測在不同時刻生成溴酸鹽的濃度變化，實驗結果如圖4a到圖4c，計算25min后本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)向加入PMS的待處理水中連續通入臭氧；(2)水流入碳基催化劑的反應器，在反應器中的停留時間為5～240min；(3)尾氣經處理后排出，水從反應器中流出后進入生物濾池過濾。2.根據權利要求1所述的一種O3/PMS/碳基催化劑聯合的高級氧化方法，其特征在于，所述碳基催化劑包括有四類：催化劑A
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活性炭，催化劑B
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碳納米管，催化劑C
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石墨烯，催化劑D
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在前三種催化劑載體上負載金屬氧化物；催化劑A為粉狀活性炭或顆粒狀活性炭；催化劑B為單壁碳納米管或多壁碳納米管；催化劑C為氧化石墨烯GO或還原氧化石墨烯rGO；催化劑D負載型金屬氧化物催化劑，其中金屬氧化物為鈷基氧化物、銅基氧化物、鐵基氧化物、錳基氧化物。3.根據權利要求2所述的一種O...

【專利技術屬性】
技術研發人員：強晨，李寧，馬剛，張芳，李舒揚，賀強強，
申請(專利權)人：中國市政工程西南設計研究總院有限公司，
類型：發明
國別省市：