专利名称：浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法
技术领域：
本发明涉及去除水源水中有机物的方法。
背景技术：
随着工农业的迅速发展，我国水源水中有机物污染日益严重，现有的水处理工艺去除污染物的功能有限，对水中有机物的去除效果效果不好，操作复杂，成本较高，在处理过程中可能造成二次污染甚至带来毒性更大的污染，很难适应现在越来越复杂的水质状况和更加严格的水质标准，难以保证饮用水的安全。高级氧化技术是在臭氧化基础上发展起来的，是利用在氧化过程中产生的具有强氧化性的羟基自由基氧化分解水中的有机污染 物。但是目前有些高级氧化技术成本高，操作复杂，有机物去除率低于80%，甚至有些还处于试验阶段，无法大规模推广使用。
发明内容
本发明是要解决现有的饮用水处理方法中高级氧化技术成本高，操作复杂和有机物去除率低的问题，而提供浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法。本发明中的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法是通过以下步骤实现的—、天然浮石的预处理取粒径为0. 01 V- nTlOmm的天然浮石,放入装有蒸懼水的容器中，在功率为IOOW 200W的条件下，超声清洗2次，每次15mirT25min，超声清洗后的天然浮石再用去离子水冲洗3次，接着在40°C 65°C条件下将其烘干；二、浮石负载羟基氧化铁的制备将经步骤一清洗后的天然浮石放入铁盐溶液中浸泡得到混合液，保持温度为60°C 10(TC的条件下，用磁力搅拌器对此混合液进行搅拌，转速为100rpnTl50rpm,在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为I. 0mol/L 3. Omol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为11. 5^12. 5，得到絮状的铁氧化物沉淀，将含铁氧化物沉淀的混合液静置3tT6h，然后在60°C 80°C进行活化处理后，将此混合液过滤，保留固相物质，用蒸馏水将此固相物质冲洗两遍，干燥后得到浮石负载羟基氧化铁，其中铁盐溶液为三氯化铁溶液、硫酸铁溶液、硝酸铁溶液或磷酸铁溶液，铁盐溶液的摩尔浓度为0. Imol/L^O. 3mol/L，碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱性溶液的摩尔浓度为I. Omol/L 3. Omol/L ；三、浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物向催化臭氧化反应器中投加步骤二获得的浮石负载羟基氧化铁，将待处理的水源水通入催化臭氧化反应器中，同时通入臭氧，臭氧的通入量为0. 5mg/L 50mg/L,待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为lm/h 30m/h，与臭氧和浮石负载轻基氧化铁的接触时间为lmin"30min，流出催化臭氧化反应器后的水就是去除了有机物的饮用水，其中浮石负载羟基氧化铁与臭氧的重量比为200:(f 20)，催化臭氧化反应器为循环式反应器、连续式反应器、非连续式反应器或多级联用反应器。
本发明的有益效果如下I、本发明所述的方法操作简单，负载羟基氧化铁作为催化剂促进水中臭氧分解，并产生大量的羟基自由基，实现对水中有机物的去除；2、本发明中负载羟基氧化铁的浮石催化剂稳定性好，活性高，不产生二次污染，从而保证出水水质；3、本发明中负载羟基氧化铁的浮石催化剂比表面积大，孔隙率高，强度大，稳定性好，催化活性高，使用寿命长，再生方法简单，来源容易，价格低廉，降低了水处理成本；4、本发明所述的方法对有机物的去除率高，为85% 90%，高于单独臭氧化时有机物的去除率；5、本发明所述的方法是多相催化臭氧化技术，与其它高级氧化法相比，提高了臭氧利用率，是一种新型高效，经济实用的水处理技术。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法按以下步骤进行—、天然浮石的预处理取粒径为0. 01 V- nTlOmm的天然浮石,放入装有蒸懼水的容器中，在功率为100W 200W的条件下，超声清洗2次，每次15mirT25min，超声清洗后的天然浮石再用去离子水冲洗3次，接着在40°C 65°C条件下将其烘干；二、浮石负载羟基氧化铁的制备将经步骤一清洗后的天然浮石放入铁盐溶液中浸泡得到混合液，保持温度为60°C 10(TC的条件下，用磁力搅拌器对此混合液进行搅拌，转速为100rpnTl50rpm,在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为I. 0mol/L 3. Omol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为11. 5^12. 5，得到絮状的铁氧化物沉淀，将含铁氧化物沉淀的混合液静置3tT6h，然后在60°C 80°C进行活化处理后，将此混合液过滤，保留固相物质，用蒸馏水将此固相物质冲洗两遍，干燥后得到浮石负载羟基氧化铁，其中铁盐溶液为三氯化铁溶液、硫酸铁溶液、硝酸铁溶液或磷酸铁溶液，铁盐溶液的摩尔浓度为0. Imol/L^O. 3mol/L，碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱性溶液的摩尔浓度为I. Omol/L 3. Omol/L ；三、浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物向催化臭氧化反应器中投加步骤二获得的浮石负载羟基氧化铁，将待处理的水源水通入催化臭氧化反应器中，同时通入臭氧，臭氧的通入量为0. 5mg/L 50mg/L,待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为lm/h 30m/h，与臭氧和浮石负载轻基氧化铁的接触时间为lmin"30min，流出催化臭氧化反应器后的水就是去除了有机物的饮用水，其中浮石负载羟基氧化铁与臭氧的重量比为200:(f 20)，催化臭氧化反应器为循环式反应器、连续式反应器、非连续式反应器或多级联用反应器。本发明的有益效果如下I、本发明所述的方法操作简单，负载羟基氧化铁作为催化剂促进水中臭氧分解，并产生大量的羟基自由基，实现对水中有机物的去除；
2、本发明中负载羟基氧化铁的浮石催化剂稳定性好，活性高，不产生二次污染，从而保证出水水质；3、本发明中负载羟基氧化铁的浮石催化剂比表面积大，孔隙率高，强度大，稳定性好，催化活性高，使用寿命长，再生方法简单，来源容易，价格低廉，降低了水处理成本；4、本发明所述的方法对有机物的去除率高，为85% 90%，高于单独臭氧化时有机物的去除率；5、本发明所述的方法是多相催化臭氧化技术，与其它高级氧化法相比，提高了臭氧利用率，是一种新型高效，经济实用的水处理技术。
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所述天然浮石的粒径为0. I u nT5mm，所述超声为120W 180W。其它步骤和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
一不同的是步骤一中所述天然浮 石的粒径为0. 5iinTlmm，所述超声为140W 160W。其它步骤和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
一至三之一不同的是步骤二中在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为I. 5mol/L 2. 5mol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为11. 8 12. 2。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤二中在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为2mol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为12。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中所述铁盐溶液的摩尔浓度为0. 15mol/L^0. 25mol/L,碱性溶液的摩尔浓度为I. 5mol/L^2. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中所述铁盐溶液的摩尔浓度为0. 2mol/L，碱性溶液的摩尔浓度为2mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤三中所述臭氧的通入量为5mg/L 30mg/L，待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为5m/tT25m/h，与臭氧和浮石负载羟基氧化铁的接触时间为5mirT25min。其它步骤和参数与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤三中所述臭氧的通入量为20mg/L，待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为15m/h，与臭氧和浮石负载羟基氧化铁的接触时间为15min。其它步骤和参数与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至九之一不同的是步骤三中所述浮石负载羟基氧化铁与臭氧的重量比为200:15。其它步骤和参数与具体实施方式
一至九之一相同。为验证本发明的有益效果进行了以下实验实验一浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法按以下步骤进行一、水源水中有机物含量的测定经检测水源水中有机物含量为0. lmg/L。
二、天然浮石的预处理取粒径为0. 01 U nTlOmm的天然浮石IOOg放入装有蒸馏水的容器中，在功率为150W的条件下，超声清洗2次，每次20min，超声清洗后的天然浮石再用去离子水冲洗3次，接着在60°C条件下将其烘干；三、浮石负载羟基氧化铁的制备将清洗后的IOOg天然浮石放入500mL三氯化铁溶液中浸泡得到混合液，保持温度为80°C的条件下，用磁力搅拌器对此混合液进行搅拌，转速为150rpm，在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为2. Omol/L的氢氧化钠溶液直至混合液的PH值为12，得到絮状的铁氧化物沉淀，保持温度为100°C的条件下，将含铁氧化物沉淀的混合液静置6h，然后再进行一次活化处理后，将此混合液过滤，保留固相物质，用蒸馏水将此固相物质冲洗两遍，干燥后得到浮石负载羟基氧化铁；四、浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物实验中连续式反应器催化臭氧化反应器的容积为50L，向催化臭氧化反应器中投加步骤二获得的浮石负载羟基氧化铁15g，将待处理的水源水通入催化臭氧化反应器中，同时通入臭氧，臭氧的通入量为30mg/L,待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为25m/h，与臭氧和浮石负载羟基氧 化铁的接触时间为20min，流出催化臭氧化反应器后的水就是去除了有机物的饮用水。经检测，实验一中得到饮用水有机物含量为0. 0lmg/L,有机物去除率为90%，明显高于单独臭氧化时有机物的去除率(低于80%)。
权利要求
1.浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的 一、天然浮石的预处理取粒径为0.01 u nTlOmm的天然浮石，放入装有蒸馏水的容器中，在功率为IOOW 200W的条件下，超声清洗2次，每次15mirT25min，超声清洗后的天然浮石再用去离子水冲洗3次，接着在40°C 65°C条件下将其烘干； 二、浮石负载羟基氧化铁的制备将经步骤一清洗后的天然浮石放入铁盐溶液中浸泡得到混合液，保持温度为60°C 100°C的条件下，用磁力搅拌器对此混合液进行搅拌，转速为IOOrpm 150rpm,在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为I. Omol/L 3. Omol/L的碱性溶液直至混合液的PH值为11. 5 12. 5，得到絮状的铁氧化物沉淀，将含铁氧化物沉淀的混合液静置3tT6h，然后在60°C 80°C进行活化处理后，将此混合液过滤，保留固相物质，用蒸馏水将此固相物质冲洗两遍，干燥后得到浮石负载羟基氧化铁，其中铁盐溶液为三氯化铁溶液、硫酸铁溶液、硝酸铁溶液或磷酸铁溶液，铁盐溶液的摩尔浓度为0. lmol/L^O. 3mol/L，碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱性溶液的摩尔浓度为I. 0mol/L^3. Omol/L ； 三、浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物向催化臭氧化反应器中投加步骤二获得的浮石负载羟基氧化铁，将待处理的水源水通入催化臭氧化反应器中，同时通入臭氧，臭氧的通入量为0. 5mg/L 50mg/L,待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为lm/tT30m/h,与臭氧和浮石负载轻基氧化铁的接触时间为lmirT30min,流出催化臭氧化反应器后的水就是去除了有机物的饮用水，其中浮石负载羟基氧化铁与臭氧的重量比为200: (f20)，催化臭氧化反应器为循环式反应器、连续式反应器、非连续式反应器或多级联用反应器。
2.如权利要求I所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤一中所述天然浮石的粒径为0. I u nT5mm，所述超声为120W 180W。
3.如权利要求I所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤一中所述天然浮石的粒径为0. 5iim Imm,所述超声为140W 160W。
4.如权利要求1、2或3所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤二中在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为I. 5mol/L 2. 5mol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为11. 8 12. 2。
5.如权利要求1、2或3所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤二中在搅拌的同时向此混合液中滴加摩尔浓度为2mol/L的碱性溶液直至混合液的pH值为12。
6.如权利要求4所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤二中所述铁盐溶液摩尔浓度为0. 15mol/L^0. 25mol/L，碱性溶液摩尔浓度为I.5mol/L 2. 5mol/L。
7.如权利要求4所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤二中所述铁盐溶液的摩尔浓度为0. 2mol/L，碱性溶液的摩尔浓度为2mol/L。
8.如权利要求6所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤三中所述臭氧的通入量为5mg/L 30mg/L，待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为5m/h 25m/h，与臭氧和浮石负载轻基氧化铁的接触时间为5min 25min。
9.如权利要求6所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤三中所述臭氧的通入量为20mg/L，待处理的水源水通过催化臭氧化反应器的流速为15m/h，与臭氧和浮石负载羟基氧化铁的接触时间为15min。
10.如权利要求8所述的浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，其特征在于步骤三中所述浮石负载羟基氧化铁与臭氧的重量比为200:15。
全文摘要
浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物的方法，它涉及去除水源水中有机物的方法，本发明要解决现有的饮用水处理方法中高级氧化技术成本高，操作复杂和有机物去除率低的问题。本发明通过如下步骤来实现一、天然浮石的预处理；二、浮石负载羟基氧化铁的制备；三、浮石负载羟基氧化铁催化臭氧去除水源水中有机物。采用本发明所述方法具有低成本、操作简单和有机物的去除率高的特点，本发明可以在水处理过程中使用。
文档编号B01J23/78GK102701426SQ20121017675
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者孔艳丽, 沈吉敏, 陈忠林 申请人:哈尔滨工业大学