专利名称：一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域。
技术背景饮用水中的难降解有机物具有含量低、难降解、易于通过食物链生物富集 而放大其危害的特点，因此水中难降解有机物污染问题和有效治理问题，已成 为我国水环境工作面临的一个严峻的问题。去除水中有机物常用臭氧作为氧化 剂，但有机物分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化，使臭氧利用率降 低，且对水质有副作用，后续处理复杂。近年来发展出一系列高级氧化工艺，如03氾202、 UV/03、 UV/H202、 UV/H202/03、 03/金属氧化物或光催化氧化， 存在紫外线在水中的穿透能力弱，紫外灯的寿命短、需经常性维护，另外其促 进臭氧分解的效率不高，对有机污染物氧化不彻底，过氧化氢则存在剩余问题， 消耗水中余氯，使消毒过程中需氯量升高，致使处理成本较高。目前采用的金 属催化臭氧氧化技术，在均相催化氧化中，催化剂混溶于水，催化剂易流失且 不易回收，容易产生二次污染，运行维护费用较高，增加处理成本，难以在大 规模生产中应用；在非均相催化氧化中，固体催化剂存在表面不均一和内扩散 速度较慢的缺点。 发明内容本发明目的是为了解决现有臭氧氧化去除水中有机物的方法中臭氧利用 率低、对有机污染物氧化不够彻底、成本较高及采用金属催化臭氧氧化技术存 在催化剂易流失、难以在大规模生产中应用、固体催化剂存在表面不均一和内 扩散速度较慢的问题，而提供一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法。一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法按以下步骤实现 一、将含有机 污染物的水进入臭氧接触塔，控制水中臭氧初始浓度为0.5 2.0mgO3/mgTOC， 水在臭氧接触塔内的停留时间为5 20min; 二、臭氧接触塔的出水进入内部 填充了零价铁和填充材料的催化床内，水在催化床内的停留时间为5 20min; 其中零价铁与填充材料按体积比1 3:1混合；零价铁为纯铁粉、纳米铁粉或废铁屑；填充材料为活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸 石、活性氧化铝、陶粒、分子筛中的一种或几种的混合。本发明以零价铁为活性组分催化臭氧氧化水中难降解有机污染物，零价铁 可以不断地产生催化所需要的Fe2+，同时零价铁表面被氧化产生的FexOy (y/x=1.5~l)也有催化作用，F^+和F Oy都可以催化臭氧分解生成羟基自由 基；F,被臭氧氧化生成FeS+后可以被零价铁迅速还原为F,，以补充催化氧 化所需的Fe2、此外F^Oy对污染物也有吸附作用，可以通过表面富集有机物 和臭氧来提高氧化速度，解决了固体催化剂存在表面不均一和内扩散速度较慢 的问题，具备催化活性高、成本低、催化剂容易与水分离的均相催化氧化和非 均相催化氧化的优点，从而可以大大提高臭氧的利用率，且能够在大规模生产 中应用。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法按 以下步骤实现 一、将含有机污染物的水进入臭氧接触塔，控制水中臭氧初始 浓度为0.5 2.0mgO3/mgTOC，水在臭氧接触塔内的停留时间为5 20min; 二、 臭氧接触塔的出水进入内部填充了零价铁和填充材料的催化床内，水在催化床 内的停留时间为5 20min;其中零价铁与填充材料按体积比1 3:1混合；零 价铁为纯铁粉、纳米铁粉或废铁屑；填充材料为活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、 木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化铝、陶粒、分子筛中的一种或几种的混合。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中控制水中臭氧初始浓度为lmgCVmgTOC，水在臭氧接触塔内的停留时间为10min。 其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中所用零 价铁为废铁屑时，废铁屑粒径为50nm 5mm;废铁屑在使用前用球磨机磨碎， 然后用孔径为5mm的筛子进行筛分，筛分后用0.5mol/L的盐酸进行清洗，再 用0.5mol/L的氢氧化钠进行活化。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中填充材 料的粒径为0.5 5mm。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中填充材 料的粒径为2mm。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中水在催 化床内的停留时间为10min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中零价铁 与填充材料按体积比2:1混合。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八本实施方式一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法按 以下步骤实现 一、将含有机污染物的水进入臭氧接触塔，控制水中臭氧初始浓度为lmg03/mgTOC，水在臭氧接触塔内的停留时间为15min; 二、臭氧接 触塔的出水进入内部填充了废铁屑和填充材料的催化床内，水在催化床内的停 留时间为15min;其中废铁屑与填充材料按体积比2:1混合；填充材料为活性 炭、焦炭、天然沸石、陶粒的混合。本实施方式中有机污染物的去除率达60 95%，臭氧利用;效率高达70 90%。
具体实施方式
九本实施方式一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法按 以下步骤实现 一、将含有机污染物的水进入臭氧接触塔，控制水中臭氧初始浓度为lmg03/mgTOC，水在臭氧接触塔内的停留时间为15min; 二、臭氧接 触塔的出水进入内部填充了纯铁粉和填充材料的催化床内，水在催化床内的停 留时间为15min;其中废铁屑与填充材料按体积比1.5:1混合；填充材料为粉 煤灰、木炭、人工沸石的混合。本实施方式中有机污染物的去除率达60 90%，臭氧利用效率高达70 90%。
权利要求
1、一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其特征在于一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法按以下步骤实现一、将含有机污染物的水进入臭氧接触塔，控制水中臭氧初始浓度为0.5～2.0mgO3/mgTOC，水在臭氧接触塔内的停留时间为5～20min；二、臭氧接触塔的出水进入内部填充了零价铁和填充材料的催化床内，水在催化床内的停留时间为5～20min；其中零价铁与填充材料按体积比1～3∶1混合；零价铁为纯铁粉、纳米铁粉或废铁屑；填充材料为活性炭、焦炭、石墨、粉煤灰、木炭、天然沸石、人工沸石、活性氧化铝、陶粒、分子筛中的一种或几种的混合。
2、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤一中控制水中臭氧初始浓度为lmg03/mgTOC，水在臭氧接触塔 内的停留时间为10min。
3、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤二中所用零价铁为废铁屑时，废铁屑粒径为50nm 5mm;废铁 屑在使用前用球磨机磨碎，然后用孔径为5mm的筛子进行筛分，筛分后用 0.5mol/L的盐酸进行清洗，再用0.5mol/L的氢氧化钠进行活化。
4、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤二中填充材料的粒径为0.5 5mm。
5、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤二中填充材料的粒径为2mm。
6、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤二中水在催化床内的停留时间为10min。
7、 根据权利要求1所述的一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，其 特征在于步骤二中零价铁与填充材料按体积比2:1混合。
全文摘要
一种催化臭氧氧化去除水中有机物的方法，它属于水处理技术领域。它解决了现有臭氧氧化去除水中有机物的方法中臭氧利用率低、对有机污染物氧化不够彻底、成本较高及采用金属催化臭氧氧化技术存在催化剂易流失、难以在大规模生产中应用、固体催化剂存在表面不均一和内扩散速度较慢的问题。方法一、含有机污染物的水进入臭氧接触塔；二、臭氧接触塔的出水进入内部填充了零价铁和填充材料的催化床内。本发明解决了固体催化剂存在表面不均一和内扩散速度较慢的问题，具备催化活性高、成本低、催化剂容易与水分离的均相催化氧化和非均相催化氧化的优点，提高了臭氧的利用率，且能够在大规模生产中应用。
文档编号C02F1/70GK101269892SQ200810064428
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月4日 优先权日2008年5月4日
发明者关小红, 李修华, 皇甫小留, 军 马 申请人:哈尔滨工业大学