一种利用太阳光催化处理含酚类废水的方法

文档序号:36711795发布日期:2024-01-16 12:07阅读:20来源:国知局

本发明属于废水处理,具体涉及一种利用太阳光催化处理含酚类废水的方法。


背景技术:

1、酚类化合物存在于日化、药品、染料、助剂等化工行业生产的原料和中间体,广泛应用于医药、农药、橡胶、皮革及纺织印染等领域。随着工业的快速发展,酚类化合物已成为水资源中主要有机污染物之一,其毒性高,难降解,对人类健康构成了极大的威胁,酚类废水在我国的水污染控制中已被列为重点解决的有害废水之一。

2、高毒性、难降解、持久性等导致酚类化合物是难处理的有机污染物之一。用普通生化降解法无法直接处理,须在前端增设多级物化预处理工艺,以降低含酚废水毒性、提高废水的可生化性。这种“多级物化预处理+生化处理”方法处理链长,导致设备、土建等投资成本较高,而且药剂使用量大、二次污染产生多,运行管理工作非常繁琐。某些企业排放高浓度的苯酚废水,其浓度甚至达到了15000mg/l,这更加加大了苯酚废水的处理难度,采取单独的废水处理工艺是无法达到苯酚排放的标准。在实际工程当中,下面3种废水处理工艺常用于处理苯酚废水。常规的含酚废水多采用生物法、物理法及化学法来去除。生物法主要采用生物滤池、活性污泥、氧化塘沟等方式,但对酚类化合物结构有一定选择性,且对含酚废水浓度有一定地限制。此外,在工业废水中,往往存在着对生物有抑制和失活作用的重金属离子、有机污染物以及酸、碱、盐等条件。物理法主要通过活性炭、煤粉、二氧化硅等吸附剂对含酚化合物进行吸附处理,但存在吸附能力有限、吸附效果差、吸附剂再生成本高等问题,废水处理后很难满足排放标准。化学法是利用化学反应来分离、回收或降解酚类化合物,使其无害无毒化的一种处理方法。其中,光催化法以特定波长的光作为能量源,通过激发态分子的化学反应实现酚类物质的转化分解,具有分解速度快、净化率高、产物安全等诸多优点,近年来取得了显著进展。

3、cn201710945365.5公开了一种光催化耦合过滤一体化工艺处理含酚废水的方法,该技术基于tio2的光催化原理,通过制备3d微观球状二氧化钛(tio2)与银负载黑色二氧化钛(ag/b-tio2)光催化剂,利用ti~(3+)或ag和ti~(3+)的协同效应原理,可有效增强光催化剂在可见光区域的响应以及电子空穴的分离速度,提高光催化性能,实现了对酚类污染物的有效降解。但该技术的催化降解机理基于tio2的光催化特性,此外光催化剂制备所用的水热法和贵金属沉积与原位还原法仍存在制备工艺复杂,成本较高等问题。cn201310298021.1公开了一种去污水中酚、萘的处理装置和方法,该方法基于tio2紫外光催化、微生物降解以及膜强制分离,通过制备的tio2催化板和紫外灯将酚、萘中苯环或多环结构氧化并变成低分子物质,再利用微生物作用将低分子物质转变为二氧化碳或其他简单物质,达到了消除、酚物质污染的目的。但该方法的降解机理仍基于tio2紫外光催化特性,光催化所用的贵金属和生物降解的立体填料存在工艺复杂和成本较高的问题,以及紫外光照的能源消耗,不利于绿色环保。cn201710485525.2公开了一种含酚废水的处理方法,该方法利用橘子皮有多孔性结构的特点,先将橘子皮干燥和粉碎,在将得到的橘子皮颗粒进行酸化和活化,得到吸附剂,可以处理含酚废水,该方法工艺简单、能耗小、成本低绿色环保。但此方法用的农业废弃橘子皮处理含酚废水的效率较低,仅有62.2%。cn202010518352.1公开了一种高cod含酚类污水处理方法,该方法基于电化学-光催化-臭氧的机理,先由前处理除酚和混凝沉淀去除悬浮物、有机污染物、重金属和胶体,再由电化学-光催化-臭氧协同作用彻底去除残留的酚类和其他有机污染物,然后通过曝气-电絮凝处理,出去绝大多数重金属离子,最后采用双极反渗透系统脱盐,出水水质达到工业回用水准。但该方法所用的电化学-光催化-臭氧和曝气-电絮凝的工艺复杂以及所用的材料成本高。针对上述含酚类废水处理技术存在工艺繁琐,耗时较长、处理能力有限、成本较高等不足,因此开发一种简便、高效的含酚类废水处理新技术,对水体环境的治理具有重要价值。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用太阳光催化处理含酚类废水的方法,针对现有技术中的缺陷,利用太阳光及氧化还原型复合催化体系协同作用及光诱导酚类物质的高效耦合共价反应原理,改善或解决当前含酚废水处理技术中存在的工艺、效率、成本等问题。

2、为了解决上述技术问题,采用如下技术方案:

3、一种利用太阳光催化处理含酚类废水的方法,其特征包括如下步骤:

4、(1)将含酚废水注入强化混凝池,投入一定浓度混凝剂后搅拌,随后将混凝后的污水排放到沉淀池,自然沉淀2~3h;

5、(2)将步骤(1)沉淀池中含酚上清液引入另一沉淀池中,并投入氧化还原型复合光引发剂;

6、(3)将步骤(2)沉淀池置于一定强度的太阳光下辐照一定时间,酚类物质在氧化还原型复合光引发剂的催化下发生耦合反应,产生不易溶于水的酚类多聚体,经静置沉淀,即可除去废水中的酚类物质。

7、优选后,步骤(1)中所述的混凝剂为硫酸铝、硫酸铝钾、氯酸钾、三氯化铁、碳酸镁中的一种,其浓度为10~100mg/l。

8、优选后,步骤(2)中所述的氧化还原型复合光引发剂包含一定浓度的光敏组分和氧化剂组分。

9、优选后,所述的光敏组分为三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌、(2,2’-联吡啶)双[2-(2,4-二氟苯基)吡啶]、氯化三(2,2’-联吡啶)钌(ⅱ)、三(2,2’-联吡啶)二氯化钌、三(2-苯基吡啶)合铱、三[2-(对甲苯基)吡啶-c2,n)合铱(iii)、二(4,6-二氟苯基吡啶-c2,n)吡啶甲酰合铱、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的一种。

10、优选后,所述的氧化剂组分为1-乙基-3-甲基咪唑高氯酸盐、10-甲基-9-均三甲苯吖啶高氯酸盐、9-均三甲基-2,7,10-三甲基吖啶高氯酸盐、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、4-异丙基-4’-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐、二芳基碘鎓盐的一种。

11、优选后,所述的光敏组分浓度为0.5~5mmol/l。

12、优选后,所述的氧化剂组分浓度为1~25mmol/l。

13、优选后,所述步骤(3),太阳光辐照强度大于20w/m2。

14、优选后,所述步骤(3),太阳光辐照时间为2~5h。

15、由于采用上述技术方案,具有以下有益效果:

16、1、本发明提出了一种利用太阳光催化的高效氧化还原型光催化体系,在太阳光辐照下可催化酚类化合物间发生特异性耦合共价反应,通过沉淀收集实现对含酚类废水的治理,工艺简单、绿色环保、成本低,且对高浓度酚类废水处理效果尤为显著;

17、2、本发明所述的高效氧化还原型光催化体系对环境要求低,对水体环境中的酸、碱、盐等均具有较好的适应性;

18、3、本发明所述的高效氧化还原型光催化体系在太阳光辐照下即可实现高效的光催化反应,无需额外光源辅助,安全、环保。

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