申請(qǐng)日2010.07.19

　　公開(公告)日2010.11.17

　　IPC分類號(hào)B01J23/06; C02F1/78

　　摘要

　　一種以納米氧化鋅作為催化劑的臭氧化水處理方法，本發(fā)明給出了納米催化劑的制備方法和使用方法，屬于水處理和環(huán)境催化技術(shù)領(lǐng)域。通過簡便的沉淀法獲得了納米氧化鋅，將其作為催化劑加入到含苯酚類廢水的臭氧化水處理體系中，促進(jìn)苯酚類有機(jī)污染物的降解，在此基礎(chǔ)上提出了一種新型的臭氧化水處理方法。納米氧化鋅具有尺度小、分散好、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，在臭氧化水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種以納米氧化鋅作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于將納米氧化鋅作為催化劑加入到含苯酚類廢水的臭氧化水處理體系中，促進(jìn)苯酚類有機(jī)污染物的降解，步驟為：

　　(1)氧化鋅納米材料的制備：向0.50mol/L的乙酸鋅水溶液中滴加6.0mol/L的氨水直至pH為10左右，在此過程中溶液先由澄清透明變?yōu)檎吵淼娜榘咨珣覞嵋�，然后又變�(yōu)槌吻逋该鞯娜芤�，繼續(xù)攪拌72h后出現(xiàn)白色沉淀，將白色沉淀用去離子水洗滌數(shù)次后烘干并在150-300℃下煅燒2h，即可獲得氧化鋅納米材料;

　　(2)臭氧化水處理：將納米氧化鋅作為催化劑加入到臭氧化水處理體系中，開動(dòng)攪拌，通入臭氧，開始降解水中有機(jī)污染物;

　　(3)納米氧化鋅的回收：臭氧化處理完畢，通過靜置、離心或過濾，將納米氧化鋅分離出來，用于下一次的催化過程。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以納米氧化鋅作為催化劑的臭氧化水處理方法，添加催化劑的量與所處理廢水的質(zhì)量之比為0.0005-0.002。

　　說明書

　　以納米氧化鋅作為催化劑的臭氧化水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水處理和環(huán)境催化領(lǐng)域，涉及一種以納米氧化鋅作為催化劑的臭氧化水處理方法。

　　背景技術(shù)

　　在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過程中，有機(jī)物廢水的排放量越來越大，其中有機(jī)物大多有毒性且難降解，對(duì)生態(tài)環(huán)境及人類的健康所帶來的污染與威脅也日益嚴(yán)重.化學(xué)氧化方法是針對(duì)污水中有機(jī)污染物濃度低且缺乏回收利用價(jià)值的情況，利用氧化劑在不帶來新的污染的條件下將有機(jī)物氧化降解從而消除污染的化學(xué)方法。O3具有較強(qiáng)的氧化性(En=2.07V)，方便產(chǎn)生，且臭氧化過程條件溫和、操作簡便，對(duì)有機(jī)物的氧化降解較徹底，因而在水處理中具有較好的前景。但有些有機(jī)物穩(wěn)定性很高，如芳香類和稠環(huán)類化合物等，在單獨(dú)臭氧化這些有機(jī)物時(shí)降解效率較低。催化臭氧化是利用催化劑在常溫下強(qiáng)化臭氧氧化的高級(jí)氧化過程，對(duì)有機(jī)物的氧化降解更加徹底且效率較高，在有機(jī)物廢水的處理研究中日益受到重視。

　　催化臭氧化可分為均相催化和多相催化，催化臭氧化可分為均相催化和多相催化，其中多相催化是指通過固相催化劑的表面發(fā)生催化作用，催化劑活性組份主要包括金屬氧化物、貴金屬、活性碳、多孔陶瓷、沸石材料等，該類催化劑可以多次使用、避免了二次污染，因而備受青睞。

　　納米催化劑因?yàn)槠涑叨刃　⒎稚⑿院�、比表面積大將有助于提高催化劑的催化效率、降低催化劑的投入量。與此同時(shí)，納米催化劑表面能高、表面原子所占比例大，具備與體相材料不同的特殊表面結(jié)構(gòu)，有可能顯示出特異的催化性能，因此在催化臭氧化的研究中也越來越受到重視。在催化臭氧化中，研究最多的納米催化劑組分是過渡金屬氧化物。

　　目前，對(duì)于氧化鋅納米材料在催化臭氧化中的應(yīng)用有了一定的研究，但研究范圍仍不夠廣泛。H.Jung等研究了納米氧化鋅在不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)于臭氧化降解p-CBA的催化效果的影響，發(fā)現(xiàn)氧化鋅的加入促進(jìn)了臭氧到羥基自由基的轉(zhuǎn)變(Haeryong Jung，Heechul Choi，Appl.Catal.B：Environ.2006，66，288～294);W.J.Huang等研究了納米氧化鋅顆粒催化臭氧化降解2，4，6三氯苯酚的效果，發(fā)現(xiàn)隨著尺度減小，其催化效果有所提高，機(jī)理研究表明氧化鋅的加入促進(jìn)了臭氧到羥基自由基的轉(zhuǎn)變(Huang WJ，F(xiàn)ang GC，Wang CC，Colloids Surf.A：Physicochem.Eng.Aspects 2005，260，45～51);我們研究小組曾經(jīng)制備了納米氧化鋅作為臭氧化納米催化劑(中國專利，公開號(hào)：CN101759278A)。上面的研究說明氧化鋅納米材料作為臭氧化催化劑具有一定的可行性。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明是在上述研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)高效、穩(wěn)定的氧化鋅納米催化劑及其制備方法和催化臭氧化使用方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

　　(1)氧化鋅納米材料的制備：向0.50mol/L的乙酸鋅水溶液中滴加6.0mol/L的氨水直至pH為10左右，在此過程中溶液先由澄清透明變?yōu)檎吵淼娜榘咨珣覞嵋海�然后又變�(yōu)槌吻逋该鞯娜芤�，繼續(xù)攪拌72h后出現(xiàn)白色沉淀，將白色沉淀用去離子水洗滌數(shù)次后烘干并在150-300℃下煅燒2h，即可獲得氧化鋅納米材料。

　　(2)臭氧化水處理：將納米氧化鋅作為催化劑加入到臭氧化水處理體系中，開動(dòng)攪拌，通入臭氧，開始降解水中有機(jī)污染物;

　　(3)納米氧化鋅的回收：臭氧化處理完畢，通過靜置、離心或過濾，將納米氧化鋅分離出來，用于下一次的催化過程。

　　在實(shí)驗(yàn)探索中，我們發(fā)現(xiàn)添加催化劑的量與所處理廢水的質(zhì)量之比為0.0005-0.002時(shí)即可達(dá)到較好的催化效果。

　　本發(fā)明的有益效果：采用上述納米氧化鋅作為催化劑后，在相同的臭氧投入量情況下，對(duì)污水中有機(jī)污染物的降解速率有所加快，礦化程度顯著提高。具體提高程度與加入的納米氧化鋅催化劑的量以及反應(yīng)條件(包括溫度、攪拌速率、污染物濃度、臭氧投入量、水體pH等)有關(guān)。

　　與現(xiàn)有處理方法相比較，本發(fā)明提出的水處理方法具有顯著的特點(diǎn)：

　　(1)納米氧化鋅顆粒尺度較小，在水中具有較好的分散性，這對(duì)于提高與水中污染物、臭氧的接觸機(jī)會(huì)是非常關(guān)鍵的。正是因?yàn)槿绱藘?yōu)勢，在使用中較小的投入量即可取得較好的催化效果。

　　(2)納米氧化鋅具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，在催化臭氧化條件下顯示了較好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用多次，催化效果能夠得到較好的保持，這對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用是另一個(gè)關(guān)鍵因素。