一种催化臭氧氧化控制三氯硝基甲烷生成势的方法与流程

文档序号:11061198阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种通过纳米级双金属掺杂二氧化钛(TiO2)催化剂抑制含氮水体在臭氧氧化过程中高毒性含氮消毒副产物三氯硝基甲烷(TCNM)生成量的方法,该方法具体如下:用通过溶胶-凝胶法、焙烧法得到的纳米级双金属掺杂二氧化钛催化剂定量装入密闭反应容器,利用纯水配制的氨基酸类前体物水溶液或经混凝、沉淀、过滤处理后的实际地表水滤后水直接进入反应容器内,持续磁力搅拌的同时通入臭氧进行催化臭氧氧化,所得混合溶液过滤掉改性纳米级双金属氧化物催化剂,过滤得到的催化剂固体经清洗、干燥后回收以备重复利用,过滤得到的澄清液进行加氯(氯胺)消毒处理;本方法的特征在于以双金属掺杂型纳米二氧化钛为催化剂,通过其特定的催化作用,有效控制臭氧氧化水体在后续的加氯消毒过程中TCNM的生成量,避免了臭氧氧化在深度处理富营养化等高含氮水体过程中带来的氯消毒后TCNM生成量居高不下的不良影响,进一步保障了饮用水的安全可靠性。

2.根据权利要求1,其特征在于本方法使用的纳米级双金属掺杂二氧化钛催化剂,在单一的纳米级二氧化钛催化剂的基础上掺杂了两种不同的金属氧化物,大幅度提高了催化剂的催化性能。

3.根据权利要求1或2,其特征在于纳米级双金属掺杂二氧化钛催化剂是由钛酸叔丁酯、无水乙醇、浓盐酸、蒸馏水和两种金属氧化物组成。其中,钛酸叔丁酯、无水乙醇、盐酸和蒸馏水的比例为1∶4∶(0.1~0.2)∶0.8;钛酸叔丁酯中Ti元素与掺杂的双金属氧化物中金属元素的比为(15~45)∶1。

4.根据权利要求3中的纳米级双金属掺杂二氧化钛催化剂,其特征在于掺杂的金属氧化物之一为硝酸钴,其中钛酸叔丁酯中Ti元素与硝酸钴中钴离子的比为(15~30)∶1。

5.根据权利要求3的纳米级金属掺杂二氧化钛催化剂,其特征在于另外一种掺杂的金属氧化物为硫酸锌,其中钛酸叔丁酯中Ti元素与硫酸锌中锌离子的比为(25~45)∶1。

6.根据权利要求1所述的纳米级金属掺杂二氧化钛催化剂,其特征在于以下的制备 方法:

(1)将钛酸叔丁酯逐滴加入到无水乙醇中,在滴加的同时以一定的速率磁力搅拌,控制每次滴加的间隔时间为2~5s,滴加后持续搅拌使得钛酸叔丁酯水解充分;

(2)从滴加第一滴钛酸叔丁酯时开始计时,1h后按权利要求4、权利要求5中的比例向溶液中同时加入两种金属氧化物硝酸钴、硫酸锌,随后按权利要求3中的比例滴加浓盐酸,继续保持磁力搅拌25~35min后,向该溶液中加入一定体积的蒸馏水,陈化1~3h后得到凝胶。

(3)将凝胶放入烘箱中,先在60~70℃的环境中干燥5~6h,而后升温至75~90℃条件下继续烘干直到凝胶中水分完全干燥;

(4)将所得固体装入管式炉内,通入空气以1~3℃/min速度升温至450~550℃,再焙烧2h,自然冷却到常温后取出,用研钵研磨成纳米级粉末,即为权利要求1中所述的纳米级Zn-Co-TiO2双金属掺杂型催化剂。

7.根据权利要求1所述的一种降低臭氧氧化含氮水体处理过程中TCNM生成势的方法,其特征在于利用纯水配制的氨基酸类前体物水溶液在密闭容器内直接与纳米级Zn-Co-TiO2双金属氧化物催化剂接触,持续磁力搅拌的同时通入臭氧,完成催化臭氧氧化反应。控制催化氧化的反应时间为6~12min,催化剂投加量为200mg/L。

8.根据权利要求1所述的一种降低臭氧氧化含氮水体处理过程中TCNM生成势的方法,其特征在于将某水厂实际地表水滤后水经过混凝、沉淀、过滤等常规处理后,直接通入装有纳米级Zn-Co-TiO2双金属氧化物掺杂催化剂的反应容器中,且反应器内保持磁力搅拌,用曝气头持续通入臭氧进行催化臭氧氧化。控制催化氧化的反应时间为8~15min,臭氧投量为0.7~4.5mgO3/(mg DOC),催化剂投加量为200mg/L。

9.根据权利要求1所述的一种降低臭氧氧化含氮水体处理过程中TCNM生成势的方法,其特征在于当水溶液为纯水配制的含有高浓度氮的氨基酸溶液的本底时,纳米级 Zn-Co-TiO2催化剂可以使TCNM的生成势较单独臭氧氧化时的削减48.40%~62.46%。

10.根据权利要求1所述的一种降低臭氧氧化含氮水体处理过程中TCNM生成势的方法,在处理水厂经“混凝-沉淀-过滤”后的滤后出水时,TCNM的生成量在纳米级Zn-Co-TiO2催化剂的催化作用下比单独臭氧氧化时降低了50.20%~59.71%。此外,纳米级Zn-Co-TiO2催化剂还能进一步降低典型含碳类消毒副产物三卤甲烷的生成总量以及提高臭氧对TOC的降低效能,增强饮用水出水的安全可靠性。

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