专利名称：一种光催化处理废水的方法
技术领域：
本发明是关于一种光催化处理废水的方法。
本发明属于开发光催化在废水处理中的应用领域。
当前，工业废水中有害物质酚的处理的主要方法有，萃取法，蒸汽法，活性炭吸附法，离子交换法，生物化学法，化学氧化法，电解法，泡沫分离法与反渗透法等等(见《含酚废水处理与利用》张芳西等人编著)。
美国PB报告82-108457题为“光催化氧化法用于废水净化与再生的可行性”一文中报道了采用Fe2O3，TiO3，ZnO三种半导体光催化剂，光催化氧化氯仿，二甲基胺，甲醇，酚和氨等有机物的实验结果。其中Fe2O3没有任何效果，TiO2和ZnO光催化剂可以在光照6小时后除去30～50%的除NH3以外的上述有机物。美国PB报告83-173179中题为“有机污染物的光催化氧化”一文报告了采用非氧化物光催化剂光催化处理酚的实验结果。其中以Fe3+的硝酸盐效果最好。日本《化学工学论文集》1983，P(1)，发表了河口英树和上
俊义写的“用ZnO光催化分解酚”一文。该文报道用400W汞灯光照50ppm鼓入空气的苯酚水溶液3小时，苯酚含量降至3.5ppm。1985年，原田贤二，田中启一等人在日本《水处理技术》26(1)发表题为“半导体光催化剂对三氯苯酚的光催化分解”一文。该文报道用负载铂12%的pt/TiO2光催化剂15mg悬浮在3ml溶液中，用500W汞灯光照。当溶液中2，4，6-三氯苯酚为50ppm时，光照2.5分钟可除去90%。5分钟除去95%。但含量为150ppm或300ppm时，光照3小时均只除去70%。若光催化剂为15mg的单纯TiO2，则50ppm需要光照3小时才可除去90%以上。另外，该篇文章也报道了同等条件下对苯酚的分解效果。用上述pt/TiO2，对50ppm的苯酚，5分钟除去约95%，对94ppm苯酚3小时可除去92%。1985年日本ken-ichi Okamoto，Yasunori Yamamoto等人在Bull Chem Soc Jpn 58卷2015页发表了题为“TiO2粉末上酚的相光催化分解”一文。该文报道了用Fe2O3，ZnO和TiO2光催化分解酚的实验。其中Fe2O3无任何光催化活性。而TiO2可达到的最好活性是将锐钛矿型TiO2在520℃流动氢气氛中还原活化6小时。采用此Tio2光催化剂2.5g，100W汞灯光照400ml含苯酚94ppm的鼓入氧气的水溶液半小时，可以使酚浓度降到10ppm。采用ZnO光照1小时，可以使94ppm的苯酚水溶液中酚含量约降到2ppm。但文章报道此种光催化剂ZnO和酚同时等量分解。美国专利NO.4520072公开了一种“在光敏化染料存在下，光照并暴气处理污染物和有机质“的染料光敏化方法。这个专利主要在于采用染料作光敏化剂，光照下氧化处理废水中污染物。
上述文章报道的所有光催化分解酚和其它有机物的实验均是在配制的纯苯酚水溶液或其它有机物水溶液中进行。对活性相对较好的光催化剂要负载百分十几的价格较贵的金属铂，或光催化剂需经高温通H2长时间预处理后才可使用。而价格低廉，具有很大实用性的氧化铁光催化剂，报道中都不具有任何的光催化分解酚等有机质的活性。
本发明的目的是开发用铁化合物或用铝化合物作光催化剂，分解废水中有害物质的光催化方法。
发明的详细说明将一定量含铁化合物或含铝化合物的光催化剂粉末，通过机械搅拌和通入空气鼓泡，使它悬浮在待处理的废水中，同时用光照射，使其化学分解废水中的有害物质。所说的有害物质包括有机物，无机物和生物。例如酚类，各种卤代有机物，芳香族化合物，含氮氧有机物，氰，Cr2O＝7，CO2，SO2，含氮无机物，重金属离子，大肠杆菌等某些细菌，特别是对废水中的酚类化合物。所说的铁化合物是Fe2O3，FeO，Fe3O4，FeS。它们可以是天然的矿石，例如磁铁矿石，赤铁矿石，黄铁矿石，也可以是加工制备后的纯物质或是以某种氧化铁为主要成份的混合物。所说的含铝化合物可以是活性Al2O3(如γ-Al2O3等)，α-Al2O3，Al(OH)3，铝土矿，各种型号的分子筛，高岭土或各种氧化铁和各种氧化铝不同比例的混合物。光催化剂粉末的粒度必须在50目以上，大于100目更好。光催化剂投入量为待处理废水重量的 1/1000 ～ 20/1000 (重量比)，最好为 5/1000 ～ 15/1000 。待处理的废水的pH值必须调到碱性。一般pH＞8，尤其pH＞10，最好pH＞13。通入的空气量需能悬浮起光催化剂，一般为每个出气孔500ml/分～1500ml/分。光催化反应一般在室温或室温以上，100℃以下进行。照射光源为紫外光，可见光或太阳光。光源尽可能接近被处理的废水，以液浸式灯源为佳。废水池必须透光良好，对液浸式灯源，废水池可以是其它不透光材料。酚含量的分析采用4-氨基安替吡啉比色法。
本发明所说的光催化剂在本发明所说的光催化条件下，具有很高的除污活性。它适应性强，可以处理各种含酚废水和其它有机质废水，且不会引入二次污染。氧化铁光催化剂，抗毒性好，使用寿命长。该方法，最适宜用于含酚几十ppm以下的废水中酚含量的最终达标处理，以及用于含酚几百ppm至1000ppm的废水处理至含酚一百ppm左右的前处理。
下面由实施例进一步说明本发明实施例1.取某工厂酚醛车间含酚400ppm废水50ml(据测定还含有甲醛，低分子量可溶性酚醛树脂，Cu++，HCl等)，调节pH＝13.7，经滤纸过滤去沉淀物，溶液倒入直径30mm，长170mm的园柱形带有冷却夹套的石英反应池内，加入经磁选后的320目磁铁矿粉末400mg(该矿主要成份为Fe3O4)，鼓入空气(1.3L/分)使光催化剂悬浮，用200W汞灯距反应池5cm处未恒温光照，1小时后，取3ml反应液4000转/分离心沉淀，上层清液经分析，酚含量降至90ppm光照3小时后再次分析，酚含量降至0.3ppm。
实施例2-9的结果如表1所示，除表1注明的条件外，其余条件均同实施例1。
表1本发明实施例结果
＊为配制的纯苯酚水溶液，其余为工业废水，A为磁铁矿400mg，B为γ-Al2O3，400mg
权利要求
1.一种光催化处理废水中有害物质的方法，所说的光催化是使用紫外光，可见光或太阳光照射悬浮在废水中的光催化剂，同时搅拌并鼓入空气，使其化学分解废水中的有害物质，所说的有害物质包括有机物，无机物和生物，例如酚类，各种卤代有机物，芳香族化合物，含氮氧有机物，氰，Cr2O=7，CO2，SO2，含氮无机物，重金属离子，大肠杆菌等某些细菌，特别是对废水中的酚类化合物，本发明的特征是使用含铁化合物或含铝化合物作光催化剂，使其悬浮在待处理的废水中，废水的pH值必须调在碱性，在高于或等于室温的条件下光照分解有害物质，所说的含铁化合物是Fe2O3，FeO，Fe3O4，FeS，它们可以是天然的矿石，例如磁铁矿石，赤铁矿石，黄铁矿石，也可以是加工制备后的纯物质，或是以某种氧化铁为主要成份的混合物，所说的含铝化合物可以是活性Al2O3(如γ-Al2O3)，α-Al2O3，Al(OH)3，铝土矿，各种型号的分子筛，高岭土，或各种氧化铁和各种氧化铝不同比例的混合物。
2.根据权利要求1的方法，所说的光催化剂是磁铁矿石或赤铁矿石。
3.根据权利要求1的方法，所说的光催化剂是活性Al2O3，α-Al2O3。
4.根据权利要求1的方法，所说的碱性废水其pH＞8。
5.根据权利要求1的方法，所说的碱性废水其pH＞10。
6.根据权利要求1的方法，所说的碱性废水其pH＞13。
全文摘要
一种用铁化合物或铝化合物作光催化剂，光催化处理废水的方法。特别是可用于废水中有害物质酚的处理。将一定量的光催化剂如氧化铁或氧化铝悬浮于废水中，将废水的pH值调至碱性，鼓入空气，用汞灯光照，它可以在3小时内使某工厂酚醛车间含酚400ppm的废水中酚含量降至0.3ppm，在1小时内使几十ppm的含酚量降至0.3ppm以下。
文档编号C02F1/30GK1040968SQ88106599
公开日1990年4月4日 申请日期1988年9月6日 优先权日1988年9月6日
发明者陈健, 庄启星, 傅金印 申请人:厦门大学