一种连续降解aes真空脱除水中二噁烷方法及处理装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷方法及处理装置。目的是提供的方法能降解生产AES时产生的真空脱除水中的高浓度二噁烷；提供的处理装置具有结构简单及使用方便的特点。技术方案是：一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，包括以下步骤：1）将AES真空脱除二噁烷产生的真空脱除水与双氧水混合，并通入臭氧进行预氧化反应；2）将经过步骤1）处理后的混合水通入混合器中，并通入臭氧进行初步降解反应；3）向经过步骤2）处理后的降解水中加入催化剂，并通入臭氧进一步催化氧化反应即成。一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的处理装置，该处理装置包括预氧化器、静态混合器、催化氧化器，及臭氧源。
【专利说明】一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷方法及处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以金属或金属氧化物作为催化剂连续催化臭氧降解二噁烷的方法及处理装置。
【背景技术】
[0002]在表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(以下简称AES)的生产过程中，包含有真空脱除二噁烷的工艺步骤，可产生含高浓度二噁烷的废水(二噁烷含量高达200-500mg/L)。
[0003]二噁烷(1，4-dioxane)是一种无色易挥发液体，分子式为C4H8O2,相对分子质量为88.11，别名二氧六环或I，4- 二氧己环，具有醚样气味，易燃，熔点11.8 °C，沸点101.3 °C，能与水、芳香烃类和大多数有机溶剂混溶。二噁烷亲水性强，在水中溶解性好且稳定，分子结构中没有易水解基团，不吸收自然光，在自然环境中不易水解或光解。二噁烷易挥发，容易从土壤中转移到地下水中，将二噁烷直接排入污水池处理容易污染大气、土壤和水体。
[0004]二噁烷的降解方法主要包括生物降解法；生物降解法耗时久且运行不易，因此急需一种更加快捷高效并能够连续化降解二噁烷的方法及处理装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种连续化处理二噁烷的方法，该方法能降解生产AES时产生的真空脱除水中的高浓度二噁烷，并具有降解率高以及工艺简单的特点；
[0006]本发明还提供一种连续化处理二噁烷的处理装置，该处理装置具有结构简单及使用方便的特点。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，包括以下步骤:
[0009]I)将AES真空脱除二噁烷产生的真空脱除水与双氧水混合，并通入臭氧进行预氧化反应，处理气压为0.02-0.05MPa ；
[0010]2)将经过步骤I)处理后的混合水通入混合器中，并通入臭氧进行初步降解反应；
[0011]3 )向经过步骤2 )处理后的降解水中加入催化剂，并通入臭氧进一步催化氧化反应即成。
[0012]所述双氧水的投料量为50_100mg/L。
[0013]所述三个步骤中的臭氧投料量依次为10-20mg/L、20-60mg/L及10_20mg/L。
[0014]所述催化剂为金属或金属化合物。
[0015]所述催化剂为Ti02、Al203、Mn 或 Fe。
[0016]一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的处理装置，其特征在于:该处理装置包括通过物料管道依次串联相通的预氧化器、静态混合器、催化氧化器，以及分别与预氧化器、静态混合器及催化氧化器这三个反应器底部的进气口连通的臭氧源。
[0017]所述预氧化器的出`料口与静态混合器的进料口连通并且静态混合器的出料口与催化氧化器的进料口连通。[0018]所述预氧化器、静态混合器以及催化氧化器，这三个反应器的顶部排气口分别连通臭氧破坏器。
[0019]所述臭氧源为臭氧发生器。
[0020]本发明的有益效果是: [0021]1、本发明通过在真空脱除水中加入双氧水以提高臭氧的氧化能力，并以金属或金属化合物作为催化剂，可使二噁烷降解率达到95%以上，不仅减轻了环保处理压力，而且成本较低且工艺简单(生物降解法需要的较高投资成本且运行难度较大)；
[0022]2、本发明使用臭氧作为氧化剂，不仅价格比较低廉，降解处理速度较快,而且臭氧还原后生成的产物是氧气，二噁烷最终转化为二氧化碳和水，能够减轻后续环保处理的负担；
[0023]3、二噁烷是一种环醚化合物，不易化学分解，需要使用氧化电势大于2.0eV的氧化剂；而uv+h2o2和o3+h2o2的氧化电势较高,可以用于降解二噁烷；本发明中臭氧与双氧水的氧化电势为2.7eV，降解二噁烷的效果较高；
[0024]4、根据所使用催化剂的不同，可分为两类催化臭氧氧化技术:一类是均相催化臭氧氧化，催化剂一般为过渡金属离子，如Fe (II)、Mn (II)、Ni (II)、Co (II)、Cd(II)、Cu (II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等；另一类是使用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物作为催化剂，进行非均相催化臭氧氧化；本发明以金属或金属氧化物为催化剂，能够吸附臭氧与二噁烷进行降解反应，同时能提高臭氧的催化分解效率和羟基自由基的生成；
[0025]5、预氧化器能增大水中臭氧的溶解浓度，从而提高臭氧的利用率；
[0026]6、静态混合器能使臭氧与二噁烷充分接触，从而提高了在无催化剂情况下二噁烷的降解效率，延长了催化氧化器中催化剂的使用寿命；
[0027]7、本发明的处理装置不仅体积较小，而且均由成熟装置组合形成，可实现连续化处理，并且组合简单方便，还能根据废水处理量调节安排，节约处理成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明处理装置的主视结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]化学氧化法是一种有效降解二噁烷的方法，但在使用臭氧处理二噁烷的过程中，存在臭氧利用率低及臭氧氧化不彻底等问题；为此，本发明同时加入了 H2O2以及催化剂，显著提高了对二噁烷的降解效率。
[0030]以下对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
[0031]一、一种连续降解二噁烷的方法，包括以下步骤:
[0032]第一步、将AES真空脱除二噁烷产生的真空脱除水与双氧水(50_100mg/L)混合，然后通入由臭氧源产生的臭氧(10_20mg/L)进行预氧化反应；处理时气压保持在
0.02-0.05MPa ；
[0033]第二步、将经过第一步处理后的混合水进一步混合(优选采用静态混合器)，同时通入由臭氧源产生的臭氧(20-60mg/L)以进行初步降解反应；所述静态混合器内保持常压且温度为40-60°C ；
[0034]第三步、向经过第二步处理后的降解水中加入催化剂，并通入由臭氧源产生的臭氧(10-20mg/L)以进行催化氧化反应；所述催化时保持常压且温度为40-60°C ;该催化剂为金属或金属化合物；催化剂优选Ti02、Al203、Mn或Fe。
[0035]二、一种连续降解二噁烷的处理装置，如图1所示，包括通过物料管道依次串联相通的预氧化器1、静态混合器2、催化氧化器3，以及臭氧发生器4和臭氧破坏器5 ；
[0036]所述预氧化器的侧下方制有进料口 1-1，底部制有进气口 1-3，侧上方制有出料口1-2，顶部制有排气口 1-4 ;所述静态混合器的侧下方制有进料口 2-1，底部制有进气口 2-3，侧上方制有出料口 2-2，顶部制有排气口 2-4 ;所述催化氧化器的侧下方制有进料口 3-1，底部制有进气口 3-3，侧上方制有出料口 3-2，顶部制有排气口 3-4 ；
[0037]预氧化器的进料口输入真空脱除水A与双氧水B ;预氧化器的出料口通过物料管道(图中省略)与静态混合器的进料口连通并且静态混合器的出料口通过物料管道与催化氧化器的进料口连通；催化氧化器的出料口则输出经过处理的真空脱除水；
[0038]所述臭氧源为臭氧发生器；所述臭氧发生器通过管道分别连通预氧化器的进气口、静态混合器的进气口、催化氧化器的进气口 ；
[0039]所述臭氧破坏器通过管道分别连通预氧化器的排气口、静态混合器的排气口、催化氧化器的排气口 ；经过臭氧破坏器处理后的尾气可直接排放；
[0040]所述处理装置的废水处理量优选为lm3/h，并且可将多个处理装置并联以增大废水处理能力；
[0041]所述预氧化反应 器、静态混合器及催化氧化器均为现有技术，可外购获得。
[0042]三、实验数据
[0043]检验本发明连续降解二噁烷的效果，需综合考量臭氧的利用效率与催化臭氧化处理成本；以下通过改变双氧水加量、臭氧浓度、金属或金属化合物等参数进行测定；
[0044]1、测试例一
[0045]保持臭氧总投量与二噁烷浓度的比例不变，保持预氧化器、静态混合器与催化氧化器的臭氧投料比不变，以TiO2作为催化剂，多次调整双氧水与二噁烷浓度比例后，得到二噁烷降解率(表1所示):
[0046]表1:双氧水浓度对二噁烷降解率的影响
【权利要求】
1.一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，包括以下步骤: 1)将AES生产过程中的真空脱除二噁烷产生的真空脱除水与双氧水混合，并通入臭氧进行预氧化反应，处理气压为0.02-0.05MPa ； 2)将经过步骤I)处理后的混合水通入混合器中，并通入臭氧进行初步降解反应； 3)向经过步骤2)处理后的降解水中加入催化剂，并通入臭氧进一步催化氧化反应即成。
2.根据权利要求1所述的一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，其特征在于:所述双氧水的投料量为50-100mg/L。
3.根据权利要求2所述的一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，其特征在于:所述三个步骤中的臭氧投料量依次为10-20mg/L、20-60mg/L及10-20mg/L。
4.根据权利要求3所述的一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，其特征在于:所述催化剂为金属或金属化合物。
5.根据权利要求4所述的一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，其特征在于:所述催化剂为Ti02、Al203、Mn或Fe。
6.一种连续降解二噁烷的处理装置，其特征在于:该处理装置包括通过物料管道依次串联相通的预氧化器(I)、静态混合器(2)、催化氧化器(3)，以及分别与预氧化器、静态混合器及催化氧化器这三个反应器底部的进气口连通的臭氧源。
7.根据权利要求6所述的`一种连续降解二噁烷的处理装置，其特征在于:所述预氧化器的出料口与静态混合器的进料口连通并且静态混合器的出料口与催化氧化器的进料口连通。
8.根据权利要求7所述的一种连续降解二噁烷的处理装置，其特征在于:所述预氧化器、静态混合器、催化氧化器，这三个反应器的顶部排气口分别连通臭氧破坏器(5)。
9.根据权利要求8所述的一种连续降解二噁烷的处理装置，其特征在于:所述臭氧源为臭氧发生器(4)。
【文档编号】C02F101/34GK103723816SQ201310728769
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】陶华东, 黄亚茹, 周大鹏, 孔令鸟, 任静, 秦志荣, 许荣年 申请人:浙江赞宇科技股份有限公司, 嘉兴赞宇科技有限公司