專(zhuān)利名稱(chēng)：一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中有機(jī)污染物的方法。
技術(shù)背景水體中的有機(jī)物主要包括大分子天然有機(jī)物、微量有機(jī)污染物、嗅味物質(zhì)、 藻類(lèi)及其代謝產(chǎn)物等。這些有機(jī)物，特別是來(lái)源于有機(jī)化工、石油化工、醫(yī)藥、 殺蟲(chóng)劑及除草劑等工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)污染物，具有濃度低、毒性大的特點(diǎn)， 很多能產(chǎn)生致癌、致畸、致突變的作用，對(duì)人體健康危害極大，且傳統(tǒng)水處理 工藝對(duì)這些有機(jī)污染物去除效果差。目前，采用深度處理技術(shù)，如催化臭氧化的方法去除水中有機(jī)污染物；催 化臭氧化工藝中，包括以過(guò)氧化氫為催化劑的均相催化臭氧化，和以金屬氧化 物等固體為催化劑的異相催化臭氧化，但是均相催化臭氧化存在過(guò)氧化氫在水 中的剩余問(wèn)題，對(duì)人體健康產(chǎn)生影響，導(dǎo)致了水體二次污染；而異相催化臭氧 化的氧化效果容易受到水體中雜質(zhì)的影響，降低了氧化效率，還可能生成副產(chǎn) 物溴酸鹽，導(dǎo)致了水體二次污染，也對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有以過(guò)氧化氫為催化劑的均相催化臭氧化中的 過(guò)氧化氫剩余及以金屬氧化物等固體為催化劑的異相催化臭氧化中生成的副 產(chǎn)物溴酸鹽，均對(duì)人體健康產(chǎn)生影響且導(dǎo)致水體二次污染的問(wèn)題，而提供一種 催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法。催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)a、以流化床或 固定床形式將粒徑為lnm 10cm的固體催化劑放入臭氧催化氧化接觸反應(yīng)器 中，其中固體催化劑總的厚度控制在10 500cift; b、以1 50m/h的水流速度 將待處理水以順流式、逆流式或混合式的方式引入反應(yīng)器，反應(yīng)器前或反應(yīng)器 中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或周邊均勻曝氣進(jìn)行臭氧布?xì)?，臭氧的投加?為lug/L 100mg/L，然后按臭氧投加量與過(guò)氧化氫投加量的摩爾比1 : 0.1 1 投加過(guò)氧化氫；c、控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的接觸時(shí)間為1 300min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處理水的接觸時(shí)間為1 180min，即完成水中 有機(jī)污染物的去除。本發(fā)明中將均相的過(guò)氧化氫催化臭氧化工藝與異相的金屬氧化物催化臭 氧化工藝耦合起來(lái)，使兩者產(chǎn)生協(xié)同作用；加入的固體催化劑，本身具有催化 臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基的能力，可促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，解決了過(guò)氧化氫剩 余的問(wèn)題，同時(shí)過(guò)氧化氫分解過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，提高了 氧化效率；加入的過(guò)氧化氫，可促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基，克服了水中雜 質(zhì)對(duì)氧化效率的影響，提高了氧化效率，同時(shí)臭氧加快分解進(jìn)而降低了水中剩 余臭氧濃度，減少了溴酸鹽的生成，不會(huì)造成水體二次污染，不影響人體健康。本發(fā)明可作為飲用水深度處理技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際水處理過(guò)程中，全面提高對(duì) 微量有機(jī)污染物的去除效果，同時(shí)也可以提高難氧化有機(jī)物的可生化性，在與 其他水處理工藝，如生物活性炭工藝聯(lián)用時(shí)，可以提高對(duì)總有機(jī)碳的去除率， 降低水的毒性，而且也可以通過(guò)降低水中溶解性有機(jī)物濃度進(jìn)而減少后續(xù)氯化 消毒工藝中氯化消毒副產(chǎn)物的生成，對(duì)飲用水水質(zhì)安全性具有全面改善作用。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)a、以流化床或固定床形式將粒徑為lnm 10cm的固體催化劑放 入臭氧催化氧化接觸反應(yīng)器中，其中固體催化劑總的厚度控制在10 500cm; b、以1 50m/h的水流速度將待處理水以順流式、逆流式或混合式的方式引入 反應(yīng)器，反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或周邊均勻曝氣進(jìn) 行臭氧布?xì)?，臭氧的投加量為lug/L 100mg/L，然后按臭氧投加量與過(guò)氧化 氫投加量的摩爾比1 :0.1 1投加過(guò)氧化氫；c、控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處 理水的接觸時(shí)間為1 300min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處理水的接觸 時(shí)間為1 180min，即完成水中有機(jī)污染物的去除。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中反應(yīng)器 采用管式、氧化池或氧化塔。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中固體催化劑為連續(xù)布置、分段或分層布置；其中在管式或氧化池式反應(yīng)器中采用分段 布置，每段長(zhǎng)度為1 100cm，中間間隔l 100cm;在氧化塔式反應(yīng)器中采用 分層布置，每層厚度為1 100cm，中間間隔l 100cm。其它步驟及參數(shù)與具 體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中固體催 化劑為鐵的氧化物、鐵的羥基氧化物、銅的氧化物、銅的羥基氧化物、銀的氧 化物、銀的羥基氧化物、鉛的氧化物、鉛的羥基氧化物、鋅的氧化物、鋅的羥 基氧化物、鈷的氧化物、鈷的羥基氧化物、鎳的氧化物、鎳的羥基氧化物、鉻 的氧化物、鉻的羥基氧化物、錳的氧化物、錳的羥基氧化物、鋁的氧化物、鋁 的羥基氧化物、鈦的氧化物、鈦的羥基氧化物、鎢的氧化物、鎢的羥基氧化物、 鉑的氧化物、鉑的羥基氧化物中的一種或幾種。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方 式一相同。本實(shí)施方式中固體催化劑組份為幾種時(shí)，組份之間為任意比例。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中固體催 化劑為活性炭、沸石、陶瓷、硅藻土或活性氧化鋁中的一種或幾種。其它步驟 及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式中固體催化劑組份為幾種時(shí)，組份之間為任意比例。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中固體催 化劑為負(fù)載有鐵的氧化物、鐵的羥基氧化物、銅的氧化物、銅的羥基氧化物、 銀的氧化物、銀的羥基氧化物、鉛的氧化物、鉛的羥基氧化物、鋅的氧化物、 鋅的羥基氧化物、鈷的氧化物、鈷的羥基氧化物、鎳的氧化物、鎳的羥基氧化 物、鉻的氧化物、鉻的羥基氧化物、錳的氧化物、錳的羥基氧化物、鋁的氧化 物、鋁的羥基氧化物、鈦的氧化物、鈦的羥基氧化物、鉤的氧化物、鴇的羥基 氧化物、鉑的氧化物、鉑的羥基氧化物中的一種或幾種組份的活性炭、沸石、 陶瓷、硅藻土或活性氧化鋁。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。 本實(shí)施方式中固體催化劑組份為幾種時(shí)，組份之間為任意比例。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟a中將粒徑 為lcm的固體催化劑放入臭氧催化氧化接觸反應(yīng)器中，其中固體催化劑總的 厚度控制在300cm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟b中臭氧的 投加方式為單級(jí)投加或多級(jí)投加。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式中的投加方式提高了臭氧利用率并保持水中臭氧濃度的基本 恒定。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟b中過(guò)氧化 氫的投加方式為單級(jí)投加或多級(jí)投加；其中采用單級(jí)投加是在臭氧投加前、臭 氧投加1 120min后或同時(shí)投加過(guò)氧化氫；采用多級(jí)投加是在臭氧投加前、臭 氧投加1 60min后或同時(shí)投加過(guò)氧化氫。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一 相同。本實(shí)施方式中過(guò)氧化氫采用多級(jí)投加方式，投加點(diǎn)位于每一段或每一層催 化劑的間隔位置。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟b中以 20m/h的水流速度將待處理水以順流式、逆流式或混合式的方式引入反應(yīng)器， 反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或周邊均勻曝氣進(jìn)行臭氧布 氣，臭氧的投加量為2mg/L，然后按臭氧投加量與過(guò)氧化氫投加量的摩爾比1 : 0.5投加過(guò)氧化氫。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟c中控制 臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的接觸時(shí)間為20min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫 的待處理水的接觸時(shí)間為10min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求
1、一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法，其特征在于催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)a、以流化床或固定床形式將粒徑為1nm～10cm的固體催化劑放入臭氧催化氧化接觸反應(yīng)器中，其中固體催化劑總的厚度控制在10～500cm；b、以1～50m/h的水流速度將待處理水以順流式、逆流式或混合式的方式引入反應(yīng)器，反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或周邊均勻曝氣進(jìn)行臭氧布?xì)?，臭氧的投加量?ug/L～100mg/L，然后按臭氧投加量與過(guò)氧化氫投加量的摩爾比1∶0.1～1投加過(guò)氧化氫；c、控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的接觸時(shí)間為1～300min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處理水的接觸時(shí)間為1～180min，即完成水中有機(jī)污染物的去除。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟a中固體催化劑為連續(xù)布置、分段或分層布置；其中在管式或 氧化池式反應(yīng)器中采用分段布置，每段長(zhǎng)度為1 100cm，中間間隔1 100cm; 在氧化塔式反應(yīng)器中采用分層布置，每層厚度為1 100cm，中間間隔l 100cm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟a中固體催化劑為鐵的氧化物、鐵的羥基氧化物、銅的氧化物、 銅的羥基氧化物、銀的氧化物、銀的羥基氧化物、鉛的氧化物、鉛的羥基氧化 物、鋅的氧化物、鋅的羥基氧化物、鈷的氧化物、鈷的羥基氧化物、鎳的氧化 物、鎳的羥基氧化物、鉻的氧化物、鉻的羥基氧化物、錳的氧化物、錳的羥基 氧化物、鋁的氧化物、鋁的羥基氧化物、鈦的氧化物、鈦的羥基氧化物、鴿的 氧化物、鎢的羥基氧化物、鉑的氧化物、鉑的羥基氧化物中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟a中固體催化劑為活性炭、沸石、陶瓷、硅藻土或活性氧化鋁 中的一種或幾種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟a中固體催化劑為負(fù)載有鐵的氧化物、鐵的羥基氧化物、銅的 氧化物、銅的羥基氧化物、銀的氧化物、銀的羥基氧化物、鉛的氧化物、鉛的羥基氧化物、鋅的氧化物、鋅的羥基氧化物、鈷的氧化物、鈷的羥基氧化物、 鎳的氧化物、鎳的羥基氧化物、鉻的氧化物、鉻的羥基氧化物、錳的氧化物、 錳的羥基氧化物、鋁的氧化物、鋁的羥基氧化物、鈦的氧化物、鈦的羥基氧化 物、鎢的氧化物、鎢的羥基氧化物、鉑的氧化物、鉑的羥基氧化物中的一種或 幾種組份的活性炭、沸石、陶瓷、硅藻土或活性氧化鋁。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟a中將粒徑為lcm的固體催化劑放入臭氧催化氧化接觸反應(yīng) 器中，其中固體催化劑總的厚度控制在300cm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟b中臭氧的投加方式為單級(jí)投加或多級(jí)投加。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟b中過(guò)氧化氫的投加方式為單級(jí)投加或多級(jí)投加；其中采用單 級(jí)投加是在臭氧投加前、臭氧投加1 120min后或同時(shí)投加過(guò)氧化氫；，用多 級(jí)投加是在臭氧投加前、臭氧投加1 60min后或同時(shí)投加過(guò)氧化氫。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟b中以20m/h的水流速度將待處理水以順流式、逆流式或混合 式的方式引入反應(yīng)器中，反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或 周邊均勻曝氣進(jìn)行臭氧布?xì)猓粞醯耐都恿繛?mg/L，然后按臭氧投加量與過(guò) 氧化氫投加量的摩爾比1 : 0.5投加過(guò)氧化氫。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法， 其特征在于步驟c中控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的接觸時(shí)間為20min，催 化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處理水的接觸時(shí)間為10min。
全文摘要
一種催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法，它涉及一種去除水中有機(jī)污染物的方法。它解決了現(xiàn)有以過(guò)氧化氫為催化劑的均相催化臭氧化中的過(guò)氧化氫剩余及以金屬氧化物等固體為催化劑的異相催化臭氧化中生成的副產(chǎn)物溴酸鹽，均對(duì)人體健康產(chǎn)生影響且導(dǎo)致水體二次污染的問(wèn)題。方法a.在反應(yīng)器中布置催化劑；b.投加臭氧和過(guò)氧化氫；c.控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的接觸時(shí)間，即完成水中有機(jī)污染物的去除。本發(fā)明中解決了過(guò)氧化氫剩余的問(wèn)題，減少了溴酸鹽的生成，不會(huì)造成水體二次污染，不影響人體健康，適合作為飲用水深度處理技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際水處理過(guò)程中。
文檔編號(hào)C02F1/78GK101327985SQ200810136850
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者王勝軍, 軍 馬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)