申請日2015.06.10
公開(公告)日2015.09.16
IPC分類號C02F1/32; C02F1/78
摘要
本發(fā)明O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法，包括以下步驟：⑴將難生物降解的廢水引入反應器中并將所述廢水的pH值調(diào)節(jié)至3.8～4.2;⑵在反應器的廢水中加入O3 100～150mg/L、TiO2 3～5mg/L;將廢水在反應器內(nèi)停留3～4小時;⑶打開設置在反應器上光照強度為125w的紫外燈，光照0.5～5h;⑷紫外燈光照處理后將廢水的pH值調(diào)至7.5～8.5;⑸處理后的廢水排放;本發(fā)明利用了TiO2-UV光催化產(chǎn)生電子-空穴對的性能，空穴與水、電子與溶解氧反應分別產(chǎn)生·OH和O2-，能氧化去除絕大多數(shù)有機物;再利用O3較強的親電性能，將O3與TiO2-UV協(xié)同使用提高TiO2-UV的光催化效率，使得對難生物降解廢水的處理更為有效。
權(quán)利要求書
1.一種O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將難生物降解的廢水引入反應器中并將難生物降解的廢水的pH值調(diào)節(jié)至3.8～4.2;
所述難生物降解的廢水的化學需氧量(COD)為220～320mg/L;
(2)在所述反應器的廢水中加入O3 100～150mg/L;加入TiO2 3～5mg/L;將所述廢水在反應器內(nèi)停留3～4小時;
(3)打開設置在所述反應器上方的紫外燈，所述紫外燈的光照強度為125w(365nm)，光照時間為0.5～5h;
(4)紫外燈光照處理后將廢水的pH值調(diào)至7.5～8.5;
(5)處理后的廢水排放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將反應器中的難生物降解廢水的pH值調(diào)節(jié)至3.8～4;
(2)在所述反應器的廢水中加入O3 120～130mg/L;加入TiO2 4mg/L，將所述廢水在反應器內(nèi)停留3.5小時;
(3)打開設置在所述反應器上方的紫外燈，所述紫外燈的光照強度為125w(365nm)，光照時間為0.5～5h;
(4)紫外燈光照處理后將廢水的pH值調(diào)至7.8～8.2;
(5)處理后的廢水排放。
說明書
O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理廢水的方法，尤其適合對難生物降解的廢水進行處理。
背景技術(shù)
環(huán)境保護是當今深受人們關(guān)注的行業(yè)。廢水處理是環(huán)保工作的主要內(nèi)容之一�，F(xiàn)代社會對石油的嚴重依賴使石油化工行業(yè)飛速發(fā)展。但是，石油化工行業(yè)上下游企業(yè)所產(chǎn)生的化工廢水多具有化學需氧量(COD)高、鹽度高、毒性大等特點，是目前典型的用生物降解方法難以處理的廢水。在采用常規(guī)的物化處理方法或者生化處理方法很難滿足目前的環(huán)保要求的情況下，高級氧化技術(shù)(AOP)成為人們在廢水處理領(lǐng)域所關(guān)注的新技術(shù)。
高級氧化技術(shù)(AOP)是指在環(huán)境溫度或壓力下通過產(chǎn)生具有高反應活性的羥基自由基(·OH)來氧化降解有機污染物的處理方法。其中，二氧化鈦-紫外光(TiO2-UV)催化高級氧化技術(shù)的反應原理是在一定波長紫外光照射下，半導體會激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對，空穴會與水、電子與溶解氧反應，分別產(chǎn)生·OH和O2-，由于·OH和O2-都具有強氧化性，因此足以氧化絕大多數(shù)有機物。但是，光催化產(chǎn)生的電子-空穴對簡單復合的幾率較大，導致光催化效率很低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法;由于臭氧(O3)具有較強的親電性能，因此將O3與二氧化鈦-紫外光(TiO2-UV)協(xié)同使用能夠提高TiO2-UV的光催化效率，從而提高難生物降解廢水中有機物的去除率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。
一種O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將難生物降解的廢水引入反應器中并將難生物降解的廢水的pH值(用H2SO4)調(diào)節(jié)至3.8～4.2;
所述難生物降解的廢水的化學需氧量(COD)為220～320mg/L;
(2)在所述反應器的廢水中加入O3 100～150mg/L;加入TiO2 3～5mg/L;將所述廢水在反應器內(nèi)停留3～4小時;
(3)打開設置在所述反應器上方的紫外燈，所述紫外燈的光照強度為125w(365nm)，光照時間為0.5～5h;
(4)紫外燈光照處理后將廢水的pH值調(diào)至7.5～8.5;
(5)處理后的廢水排放。
一種O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將反應器中的難生物降解廢水的pH值(用H2SO4)調(diào)節(jié)至3.8～4;
(2)在所述反應器的廢水中加入O3 120～130mg/L;加入TiO2 4mg/L，將所述廢水在反應器內(nèi)停留3.5小時;
(3)打開設置在所述反應器上方的紫外燈，所述紫外燈的光照強度為125w(365nm)，光照時間為0.5～5h;
(4)紫外燈光照處理后將廢水的pH值調(diào)至7.8～8.2;
(5)處理后的廢水排放。
本發(fā)明的方法對難生物降解的廢水的處理原理為：
在O3與TiO2-UV協(xié)同光催化反應中，pH是光降解過程中的一個重要因素。在通常情況下，TiO2分散的越好，受UV照射的面積就越大，產(chǎn)生的電子-空穴對就越多，光催化活性也就越高。而溶液的pH能改變顆粒表面的電荷，從而改變顆粒在溶液中分散的情況。
在O3與TiO2-UV協(xié)同光催化反應中，O3的投加量是光降解過程中另一個重要因素。O3的投加量越高，廢水中有機物的去除效果越好，但是，相應的處理成本也越高。因此，對O3的投加量也是有講究的。
在O3與TiO2-UV協(xié)同光催化反應中，TiO2的投加量是光降解過程中的第三個重要因素。COD去除速率與TiO2的投加量并非呈線性關(guān)系，TiO2投加量增加到一定濃度時，COD的去除速率反而會減小，這可能是因為催化劑濃度過大出現(xiàn)了催化劑對光照的遮擋。另外，高濃度的催化劑與反應液的接觸面增大，催化劑及其表面有機物得到光量子的幾率會有所降低。因此，對TiO2的投加量也是有講究的。
紫外光照強度是O3與TiO2-UV協(xié)同光催化反應中另一個重要參數(shù)。在紫外光光照強度為125w(365nm)的條件下，半導體的催化效果最好。
此外，反應時間也是O3與TiO2-UV協(xié)同光催化反應中另一個重要參數(shù)。通常情況下，反應時間越長，反應越充分，去除效率越高。但是，在實際應用中所需要的相應的反應器體積也需要增大。
本發(fā)明的積極效果是：
(1)提供了O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理難生物降解廢水的方法;由于O3具有較強的親電性能，因此將O3與TiO2-UV協(xié)同使用能夠提高TiO2-UV的光催化效率，從而提高難生物降解廢水中有機物的去除率。
(2)在O3與TiO2-UV協(xié)同光催化處理過程中，一方面，O3能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的電子，提高光催化效率;另一方面，O3本身可以直接作用于有機物，也可以與紫外光或自由電子反應生成自由基而與有機物發(fā)生反應，從而使得對難生物降解廢水的處理更為有效。
(3)是一種很有前途的水處理技術(shù)。
