公布日:2023.10.27
申請(qǐng)日:2022.04.20
分類號(hào):C02F1/78(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種臭氧催化氧化處理含鹽污水的方法,所述方法包括:將含鹽污水和臭氧通入裝填有納米CuO催化劑的膜管反應(yīng)器內(nèi),對(duì)含鹽污水進(jìn)行催化氧化處理。本發(fā)明提供的方法能夠提高污水的COD去除率,催化劑的再生效率可達(dá)95%。
權(quán)利要求書
1.一種臭氧催化氧化處理含鹽污水的方法,其特征在于,所述方法包括:將含鹽污水和臭氧通入裝填有納米CuO催化劑的膜管反應(yīng)器內(nèi),對(duì)含鹽污水進(jìn)行催化氧化處理;其中,所述膜管反應(yīng)器包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的膜管組件;所述殼體的下端設(shè)置有進(jìn)水口,上側(cè)設(shè)置有出水口,下側(cè)設(shè)置有進(jìn)氣口,上端設(shè)置有出氣口;所述膜管組件包括第一分布盤、多根膜管和第二分布盤,所述第一分布盤和所述進(jìn)氣口連通,所述第一分布盤的上表面和第二分布盤的下表面分別設(shè)置多個(gè)分配孔,所述膜管通過(guò)所述分配孔連通所述第一分布盤和第二分布盤;所述膜管為多孔陶瓷膜管,具有孔徑為50-500nm的微孔,且所述膜管的內(nèi)部設(shè)置有至少一條氣體通道;所述納米CuO催化劑裝填于所述殼體內(nèi)壁和所述膜管外壁之間的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述催化氧化處理的條件包括:臭氧流量為1.5-2.5L/min,含鹽污水中臭氧濃度為50-100mg/L,反應(yīng)時(shí)間為1-2h,含鹽污水的重時(shí)空速為0.5-1h-1;優(yōu)選地,所述多孔陶瓷膜管選自多孔石英陶瓷膜管或多孔氮化鈦陶瓷膜管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其中,所述納米CuO催化劑的制備方法包括:將4-羥乙基哌嗪乙磺酸水溶液的pH值調(diào)至6-8,加入銅鹽溶解得到混合溶液,將所述混合溶液進(jìn)行晶化處理,再將晶化處理產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌、干燥處理得到納米CuO,將所述納米CuO和Al2O3載體粉末混合后研磨、焙燒、滾球成型后得到納米CuO催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中,所述4-羥乙基哌嗪乙磺酸水溶液的濃度為0.1-0.5mol/L;優(yōu)選地,所述4-羥乙基哌嗪乙磺酸水溶液的pH值通過(guò)加入氫氧化鈉溶液或鹽酸調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法,其中,所述晶化處理的溫度為80-120℃,時(shí)間為5-20h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的方法,其中,所述銅鹽選自氯化銅、硫酸銅、硝酸銅中的至少一種;所述銅鹽以銅計(jì)和所述4-羥乙基哌嗪乙磺酸水溶液中的4-羥乙基哌嗪乙磺酸的摩爾比為1:1-10。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任意一項(xiàng)所述的方法,其中,所述納米CuO的粒徑為10-1000nm;優(yōu)選地,所述納米CuO和Al2O3的摩爾比為1:5-30。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述方法還包括:將所述催化氧化處理后得到的失活納米CuO催化劑進(jìn)行再生處理,所述再生處理包括:將失活納米CuO催化劑在復(fù)合試劑中進(jìn)行第一浸泡處理后,轉(zhuǎn)移至有機(jī)溶劑中進(jìn)行第二浸泡處理,再經(jīng)烘干和微波加熱處理,得到再生納米CuO催化劑;其中,所述復(fù)合試劑由鹽酸、氟硅酸溶液、氫氟酸、草酸溶液、檸檬酸溶液、十二烷基磺酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、檸檬酸鈉溶液中的兩種及兩種以上混合得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述復(fù)合試劑中各溶質(zhì)的總質(zhì)量濃度為1-5%;所述失活納米CuO催化劑和復(fù)合試劑的質(zhì)量比為1:5-50;優(yōu)選地,所述第一浸泡處理的時(shí)間為5-24h,溫度為10-30℃;優(yōu)選地,所述失活納米CuO催化劑和有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1:10-100;優(yōu)選地,所述有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙三醇、丙酮、丁酮中的至少一種;優(yōu)選地,所述第二浸泡處理的時(shí)間為5-12h,溫度為50-80℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法,其中,所述微波加熱處理的條件為:升溫速度為0.5-20℃/min,微波加熱溫度為100-200℃,時(shí)間為0.5-4h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的污水COD去除率低的技術(shù)問(wèn)題,提供了一種臭氧催化氧化處理含鹽污水的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種臭氧催化氧化處理含鹽污水的方法,其中,所述方法包括:
將含鹽污水和臭氧通入裝填有納米CuO催化劑的膜管反應(yīng)器內(nèi),對(duì)含鹽污水進(jìn)行催化氧化處理;
其中,所述膜管反應(yīng)器包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的膜管組件;所述殼體的下端設(shè)置有進(jìn)水口,上側(cè)設(shè)置有出水口,下側(cè)設(shè)置有進(jìn)氣口,上端設(shè)置有出氣口;所述膜管組件包括第一分布盤、多根膜管和第二分布盤,所述第一分布盤和所述進(jìn)氣口連通,所述第一分布盤的上表面和第二分布盤的下表面分別設(shè)置多個(gè)分配孔,所述膜管通過(guò)所述分配孔連通所述第一分布盤和第二分布盤;所述膜管為多孔陶瓷膜管,具有孔徑為50-500nm的微孔,且所述膜管的內(nèi)部設(shè)置有至少一條氣體通道;所述納米CuO催化劑裝填于所述殼體內(nèi)壁和所述膜管外壁之間的空間。
通過(guò)上述技術(shù)方案,本發(fā)明提供的臭氧催化氧化處理含鹽污水的方法具有以下有益效果:
1、本發(fā)明中的催化劑采用納米CuO催化劑,其制備工藝中采用4-羥乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)代替現(xiàn)有制備工藝中的表面活性劑或模板劑,可有效解決現(xiàn)有制備方法中采用的表面活性劑或模板劑易造成的環(huán)境污染和不易清洗的問(wèn)題,具有制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的特點(diǎn),所得到的納米CuO尺寸均勻,可控制在10-1000nm,使得催化劑活性良好,對(duì)污水的COD去除率更高,同時(shí)更容易再生,重復(fù)利用;
2、本發(fā)明采用的膜管反應(yīng)器中的膜管為多孔陶瓷膜管,膜管內(nèi)各氣體通道之間均通過(guò)無(wú)數(shù)納米孔連通,帶壓臭氧氣體可通過(guò)所述納米孔從各氣體通道內(nèi)部向外擴(kuò)散,最終擴(kuò)散至膜管外,臭氧氣體被分散成納米級(jí)氣泡與液體錯(cuò)流接觸,增大了氣液相際界面的傳質(zhì)面積,提高了氣液傳質(zhì)效率,同時(shí)在催化劑的協(xié)同作用下進(jìn)一步提高污水的COD去除率,提高可生化性;
3、本發(fā)明采用的催化劑再生工藝簡(jiǎn)單,無(wú)需大型設(shè)備,先采用復(fù)合試劑利用化學(xué)過(guò)程清除催化劑表面的難容物質(zhì),再通過(guò)微波加熱方式對(duì)催化劑孔道內(nèi)污染物進(jìn)行精準(zhǔn)活化和溶解,最終達(dá)到清除污染物、疏通孔道的目的,再生處理簡(jiǎn)單,環(huán)境友好,再生效率可達(dá)95%,使催化劑能夠重復(fù)利用;
4、反應(yīng)過(guò)程安全穩(wěn)定,可連續(xù)化操作,特別適用于進(jìn)行長(zhǎng)周期、大規(guī)模污水處理的應(yīng)用。
(發(fā)明人:劉晨;張旭龍;張翼攀;文彬;楊亢亢;伍小駒;顏平平;包建國(guó))