公布日：2023.12.22
申請日：2022.06.14
分類號：C02F1/74(2006.01)I;B01D67/00(2006.01)I;B01D71/02(2006.01)I;B01D69/02(2006.01)I;B01D65/08(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種含有機污染物廢水的處理方法，該方法利用催化膜原位活化廢水中的空氣微納米氣泡，進而氧化降解去除有機污染物。構建催化陶瓷膜原位活化空氣微納米氣泡體系，不僅可以改善空氣微納米氣泡的活性物種產生數(shù)量，達到提升污染物去除效率的目的，同時也緩解了傳統(tǒng)水處理工藝中膜濃縮液的產生以及膜污染問題，并且也避免了催化活化過程中催化劑回收困難的問題。
權利要求書
1.一種含有機污染物廢水的處理方法，所述方法利用催化膜原位活化廢水中的空氣微納米氣泡，進而氧化降解去除有機污染物。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機污染物為能夠被羥基自由基氧化的有機物，優(yōu)選地，所述有機污染物選自吩噻嗪類有機物中的一種或幾種，優(yōu)選為吩噻嗪或具有氨基類取代基的吩噻嗪類有機物，更優(yōu)選為吩噻嗪或具有二甲氨基取代基的吩噻嗪類有機物。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化膜為片狀二氧化錳表面改性的氧化鋁陶瓷膜，通過氧化鋁陶瓷膜與前驅體溶液進行水熱反應進行制備，所述前驅體溶液為含有高錳酸鉀和二價錳鹽的水溶液。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述催化膜通過包括以下步驟的方法制備得到：步驟1、對氧化鋁陶瓷膜進行預處理；步驟2、將預處理后的氧化鋁陶瓷膜置于前驅體溶液中進行水熱反應，得到陶瓷膜Ⅰ；步驟3、煅燒陶瓷膜Ⅰ，得到催化膜。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述預處理包括水洗、堿洗和酸洗，酸洗后經(jīng)去離子洗至中性后烘干。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟2中，所述前驅體溶液包含KMnO4和二價錳鹽；所述二價錳鹽為水溶性二價錳鹽，優(yōu)選為硫酸錳和/或二氯化錳，更優(yōu)選為硫酸錳；前驅體溶液中，所述二價錳鹽的濃度為1.5-8g/L，優(yōu)選為2.0-6g/L，更優(yōu)選為2.5-4.5g/L；所述KMnO4的濃度為4-16g/L，優(yōu)選為6-14g/L，更優(yōu)選為8-12g/L；所述水熱反應溫度為110-190℃，優(yōu)選為120-170℃，更優(yōu)選為130-150℃。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述煅燒溫度為300-600℃，優(yōu)選為350-550℃，更優(yōu)選為400-500℃；所述煅燒為在空氣氣氛中進行。
8.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述含有機污染物廢水中，有機污染物的濃度為10-80mg/L，優(yōu)選為15-70mg/L，更優(yōu)選為20-60mg/L。
9.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，處理廢水時，使所述廢水與空氣微納米氣泡的體積比為(9-48):1，優(yōu)選為(12-34):1，更優(yōu)選為(15-20):1；所述空氣微納米氣泡的平均粒徑為70-130nm，優(yōu)選為80-120nm，更優(yōu)選為90-110nm；單位催化膜面積上，廢水流速為1.73mL·h-1·cm-2-4.03mL·h-1·cm-2；所述廢水溫度為10-45℃，優(yōu)選為15-40℃，更優(yōu)選為18-35℃。
10.一種陶瓷催化膜原位活化空氣微納米氣泡污水處理系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)對含有機污染物廢水處理的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括催化陶瓷膜組件(1)、廢水槽(2)、微納米氣泡發(fā)生器(3)、曝氣頭(4)、控溫銅管(5)、凈水池(6)、蠕動泵(7)和溫度測量部件(8)；所述催化陶瓷膜組件(1)包括上端膜堵頭(101)、多通道催化陶瓷膜(102)和下端膜堵頭(103)，所述多通道催化陶瓷膜(102)內部設置多通道，其為利用帶有內部多通道的氧化鋁陶瓷膜與前驅體溶液進行水熱反應進行制備，所述前驅體溶液為含有高錳酸鉀和二價錳鹽的水溶液；所述多通道催化陶瓷膜(102)上下兩端分別設置上端膜堵頭(101)和下端膜堵頭(103)，上端膜堵頭(101)設置有處理后廢水出口，所述催化陶瓷膜組件(1)與凈水池(6)通過管路相連通。
發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明中提供了一種含有機污染物廢水的處理方法，所述方法利用二氧化錳表面改性氧化鋁陶瓷膜制備得到催化膜，賦予陶瓷膜催化活化性能，使催化膜對空氣微納米氣泡進行催化，構建催化陶瓷膜原位活化空氣微納米氣泡體系，不僅可以改善空氣微納米氣泡的活性物種產生數(shù)量，達到提升污染物去除效率的目的，同時也緩解了傳統(tǒng)水處理工藝中膜濃縮液的產生以及膜污染問題，并且也避免了催化活化過程中催化劑回收困難的問題，從而完成本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于提供一種含有機污染物廢水的處理方法，所述方法利用催化膜原位活化廢水中的空氣微納米氣泡，進而氧化降解去除有機污染物。
所述有機污染物為能夠被羥基自由基氧化的有機物，優(yōu)選地，所述有機污染物選自吩噻嗪類有機物中的一種或幾種，優(yōu)選為吩噻嗪或具有氨基類取代基的吩噻嗪類有機物，更優(yōu)選為吩噻嗪或具有二甲氨基取代基的吩噻嗪類有機物。
所述催化膜為片狀二氧化錳表面改性的氧化鋁陶瓷膜，通過氧化鋁陶瓷膜與前驅體溶液進行水熱反應進行制備，所述前驅體溶液為含有高錳酸鉀和二價錳鹽的水溶液。
所述催化膜通過包括以下步驟的方法制備得到：
步驟1、對氧化鋁陶瓷膜進行預處理；
步驟2、將預處理后的氧化鋁陶瓷膜置于前驅體溶液中進行水熱反應，得到陶瓷膜Ⅰ；
步驟3、煅燒陶瓷膜Ⅰ，得到催化膜。
本發(fā)明的目的還在于提供一種陶瓷催化膜原位活化空氣微納米氣泡污水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括催化陶瓷膜組件、廢水槽、微納米氣泡發(fā)生器、曝氣頭、控溫銅管、凈水池、蠕動泵和溫度測量部件。
所述催化陶瓷膜組件包括上端膜堵頭、多通道催化陶瓷膜和下端膜堵頭。
所述多通道催化陶瓷膜上下兩端分別設置上端膜堵頭和下端膜堵頭，上端膜堵頭設置有處理后廢水出口，所述催化陶瓷膜組件與凈水池通過管路相連通。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種利用所述陶瓷催化膜原位活化空氣微納米氣泡污水處理系統(tǒng)處理含有機污染物廢水的方法。
本發(fā)明中提供的含有機污染物廢水的處理方法具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明中的含有機污染物廢水的處理方法利用二氧化錳表面改性氧化鋁陶瓷膜制備得到催化膜，賦予陶瓷膜催化活化性能，能夠大幅提高空氣微納米氣泡產生自由基的數(shù)量，進而提高其氧化活性，達到提升污染物去除效率的目的。
(2)本發(fā)明制備使用催化膜處理含有機污染物廢水，不涉及催化劑回收，簡化工藝，不會產生傳統(tǒng)水處理工藝中的膜濃縮液，通過空氣微納米氣泡在催化膜表面的催化氧化，實現(xiàn)有機污染物的降解，，減少污染物在催化膜表面的沉積，延長陶瓷膜的使用壽命。
(3)本發(fā)明中催化膜的制備方法簡單易行，容易控制，利用該催化膜進行有機廢水的處理不會產生二次污染，處理效果高，能夠有效提高處理效率，滿足生產生活中有機廢水處理的需求。
（發(fā)明人：余江;段雅龍;任平;張茹霞;韓鵬飛;劉敏;施王軍;汪杰）
