CN1544360A - 多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开水处理领域中一种去除水中有机污染物的方法——多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法。以置入水中的多孔介质作为吸附剂及催化剂，将水中的有机污染物富集在多孔介质表面，使水中有机污染物大大减少，然后采用微波及氧化剂同时处理多孔介质，微波振荡脱附并破坏有机污染物的分子结构，氧化剂氧化降解有机污染物。本方法采用一多孔介质，使有机物吸附富集在多孔介质表面，利用微波辐射使有机分子能级跃迁，降低了化学键之间的强度，利用氧化剂使之氧化降解，氧化剂利用率大大提高。这就降低了氧化剂的投放量，提高了有机污染物的降解率。本方法具有投资成本少、操作简便、能源利用充分、工作可靠等优点，在环境保护领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域：本发明涉及水处理领域中一种去除水中有机污染物的方法，它是在微波协同作用下，利用氯化剂和活性炭等多孔介质吸附催化氧化降解水中有机污染物，创造出一种新型、高效、洁净、经济的水处理方法。
背景技术：随着工业的迅猛发展和人类物质生活水平的提高，有机物对水环境的严重污染已经是普遍存在的问题。目前氧化方法是去除水中有机污染物比较常用的方法，即利用高锰酸钾、二氧化氯、过氧化氢、紫外光照射等使有机物氧化降解。如李圭白等在专利CN86100741中介绍了高锰酸钾氧化去除水中丙烯酰胺的技术；梁熙亮在专利CN97105746中介绍了过氧化氢等复合氧化体系氧化去除水中污染物的方法；佐保典英等在专利CN98104471中介绍了超临界状态下过氧化氢氧化去除水中污染物的方法；吕锡武等在专利CN96117154中介绍了紫外光照射空气产生微臭氧协同紫外光照射氧化去除水中污染物的方法；山田正幸在专利CN98104436中介绍了臭氧氧化去除水中污染物的方法。它们与有机物间多发生亲电反应，攻击电子云密度较大的部位，含不饱和键的有机物容易被氧化，而没有不饱和键的有机物则较难氧化。在常用的氧化剂中，臭氧的氧化还原电位最高，动力学反应速率最快，因而应用较为广泛。臭氧氧化存在两种反应途径，一种是臭氧在水中形成高氧化性的羟基自由基来氧化有机物，另一种是利用臭氧分子氧化有机物，其中以羟基自由基的氧化效率较高。近年来水处理领域越来越多地采用臭氧的一些高级氧化技术，如臭氧/过氧化氢、臭氧/紫外、臭氧/过氧化氢/紫外等技术来处理难降解有机污染物。但是由于臭氧及有机污染物在水中的浓度较低，反应速率有限。另外，有些有机污染物很稳定，用上述高级氧化技术也很难降解，即使能降解，其反应速率也很慢。常温下反应所需时间较长，所耗臭氧量较大。对于水中高稳定性的难降解有毒污染物氧化不够彻底，而这部分污染物对人体的危害很大，极需要解决。这些都限制了臭氧活性炭联用深度处理技术的应用。最近十几年间，随着微波技术的发展及应用，人们开始注意到微波技术在环境保护领域的应用潜力。微波加热具有不需传热、内外同热、没有热传递过程的热损失等特点，与传统加热法相比，微波加热的热效率高。
发明内容：为了克服现有的水处理方法对有机污染物处理不够彻底以及消耗氧化剂量大的缺陷，提供一种能够彻底降解有机污染物而且消耗氧化剂量少的水处理方法。本发明通过下述方案予以实现：一种多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，以置入水中的多孔介质作为吸附剂及催化剂，将水中的有机污染物富集在多孔介质表面，使水中有机污染物大大减少，然后采用微波及氧化剂同时处理多孔介质，微波振荡脱附并破坏有机污染物的分子结构，同时微波对多孔介质处的水加热，氧化剂氧化降解有机污染物，使有机污染物较彻底地降解。本方法采用一些具有催化活性的多孔介质，使有机物吸附富集在多孔介质表面，把分散在水中的有机物集中起来，同时利用微波辐射使有机分子能级跃迁，降低了化学键之间的强度，使有机污染物变得不稳定，并利用氧化剂引发的羟基自由基与之反应，使之氧化降解，从而充分发挥了氧化剂氧化的作用，氧化剂利用率大大提高。这就降低了氧化剂的投放量，提高了有机污染物的降解率。本方法具有投资成本少、操作简便、能源利用充分、工作可靠等优点，在环境保护领域具有广泛的应用前景，本方法可与生物降解等其它技术联用，进一步降低污水中有机物含量。
具体实施方式一：以置入水中的多孔介质作为吸附剂及催化剂，将水中的有机污染物富集在多孔介质表面，使水中有机污染物大大减少，然后采用微波及氧化剂同时处理多孔介质，微波振荡脱附并破坏有机污染物分子结构，同时微波对多孔介质处的水加热，氧化剂氧化降解有机污染物，使有机污染物较彻底地降解。所述多孔介质为活性炭、硅藻土、高岭土、蒙脱土、多孔陶瓷、活性白土、分子筛、沸石或多孔石墨等吸附材料。该方法能够彻底地降解一些臭氧等一般氧化剂难以去除的有机污染物。多孔介质可直接反复利用。
具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同点是，所述多孔介质中负载有金属或金属氧化物材料，或者所述多孔介质已被酸或碱处理过。其它与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同点是，多孔介质中负载的金属是单质铁、单质镍、单质铜、铂、钯、钌或铑，多孔介质中负载的金属氧化物是三氧化二铁、羟基氧化铁、氢氧化铁、二氧化锰、氧化镍、二氧化钛或氧化铜。
具体实施方式四：本实施方式与实施方式一的不同点是，它还在含有机污染物的水中加入引发剂，所述引发剂为过氧化氢、二价铁离子、二价锰离子、二价铜离子或二价锌离子。其它与实施方式一相等。
具体实施方式五：本实施方式与实施方式一的不同点是，所述氧化剂为臭氧、纯氧、空气、高锰酸钾或二氧化氯中的任意一种或几种的组合体。其它与实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与实施方式五的不同点是，所述氧化剂为含臭氧0.001％～10％的氧气或含臭氧0.001％～10％的空气。
具体实施方式七：本实施方式与实施方式一的不同点是，所述微波采用915MHz至2450MHz的频率。其它与实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与实施方式一的不同点是，多孔介质处的水温保持在20～100℃，其中以20～50℃最佳。其它与实施方式一相同。
Claims (10)
1、一种多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是以置入水中的多孔介质作为吸附剂及催化剂，将水中的有机污染物富集在多孔介质表面，使水中有机污染物大大减少，然后采用微波及氧化剂同时处理多孔介质，微波振荡脱附并破坏有机污染物的分子结构，同时微波对多孔介质处的水加热，氧化剂氧化降解有机污染物。
2、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是所述多孔介质为活性炭、硅藻土、高岭土、蒙脱土、多孔陶瓷、活性白土、分子筛、沸石或多孔石墨等吸附材料。
3、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是所述多孔介质中负载有金属或金属氧化物材料，或者所述多孔介质已被酸或碱处理过。
4、根据权利要求3所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是多孔介质中负载的金属是单质铁、单质镍、单质铜、铂、钯、钌或铑，多孔介质中负载的金属氧化物是三氧化二铁、羟基氧化铁、氢氧化铁、二氧化锰、氧化镍、二氧化钛或氧化铜。
5、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是它还在含有机污染物的水中加入引发剂，所述引发剂为过氧化氢、二价铁离子、二价锰离子、二价铜离子或二价锌离子。
6、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是所述氧化剂为臭氧、纯氧、空气、高锰酸钾或二氧化氯中的任意一种或几种的组合体。
7、根据权利要求6所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是所述氧化剂为含臭氧0.001％～10％的氧气或含臭氧0.001％～10％的空气。
8、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是所述微波采用915MHz至2450MHz的频率。
9、根据权利要求1所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是多孔介质处的水温保持在20～100℃。
10、根据权利要求9所述的多相富集、微波协同、催化氧化降解水中有机污染物的方法，其特征是多孔介质处的水温保持在20～50℃之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |