專利名稱：：一種y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明提出一種利用Y型沸石作為催化劑、催化臭氧化降解水中有機污染物、從而消除污染的水處理方法，屬于環(huán)境催化和水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：芳香類污染物是工業(yè)廢水中常見的污染物，是石油化工、化學(xué)、制藥等行業(yè)中常見的原材料，具有毒性大、難降解等特點。近來，關(guān)于水中芳香類有機污染物的化學(xué)降解方法的研究引起了廣泛關(guān)注。催化臭氧化作為方便實用的高級氧化技術(shù)，在水處理中具有重要的應(yīng)用前景。催化臭氧化可以分為均相催化和多相催化，前者是溶液體系中的離子發(fā)揮催化作用，而后者是依靠固體催化劑表面發(fā)揮催化作用。同均相催化相比較，多相催化的一個優(yōu)勢是避免了溶解的離子帶來的二次污染，因為許多金屬離子也是環(huán)境有害的。為了提高臭氧化效率，人們開發(fā)了多種固體催化劑。然而從實際應(yīng)用的角度來看，高效穩(wěn)定的多相催化材料依然是比較少見的，開發(fā)活性高、性能穩(wěn)定的臭氧化催化劑，對于提高催化臭氧化的實際應(yīng)用價值是非常重要的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是提供一種新型、穩(wěn)定的催化臭氧化材料及其使用方法，以提高催化臭氧化的效率和實用價值。Y型沸石材料是一類眾所周知的多孔材料，被廣泛應(yīng)用為吸附材料或者催化劑載體，然而并未在臭氧化水處理中得到應(yīng)用。本發(fā)明中，將Y沸石作為臭氧化催化材料，研究了其使用方法，取得了良好的效果。本發(fā)明的具體內(nèi)容包括-(1)提出了—'種利用Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于將人工合成的Y型沸石(又稱分子篩)添加到臭氧化水處理體系中，攪拌條件下通入臭氧，進(jìn)行臭氧化處理-,(2)臭氧化處理完畢，通過靜置、離心、過濾等方法，將Y型沸石分離出來，用于下一次的催化臭氧化水處理過程；上述臭氧化處理過程通常在0-4(TC室溫條件下進(jìn)行，添加沸石與所處理水的質(zhì)量相對比例通常在0.001-0.05之間。所用的Y型沸石可以是鈉型的，也可以是經(jīng)過離子交換后變?yōu)闅湫偷?；所用的Y型沸石結(jié)構(gòu)中硅鋁的相對含量可以不同，在本發(fā)明的方法中都可以用作催化材料。釆用Y型沸石作為催化劑后，在相同的臭氧投入量情況下，對有機污染物的降解速率有所加快，礦化程度(以COD表示)顯著提高。具體提高程度與加入的催化劑相對比例以及反應(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)。比較而言，在其它因素相同的情況下，當(dāng)臭氧化處理溫度低于298K并且沸石添加量大于0.005時，提高的效果比較顯著。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(1)Y型沸石是一類多孔材料，具有較大的比表面積，通常BET比表面積可達(dá)500m2g"以上，顆粒尺度較小(微米級別)，在水中具有較好的分散性，這對于提高與水中污染物、臭氧的接觸機會是非常關(guān)鍵的。正是因為如此優(yōu)勢，在使用中較小的投入量即可取得較好的催化效果；(2)Y型沸石具有較好的機械強度，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，這對于其實際應(yīng)用是另一個關(guān)鍵因素。(3)Y型沸石對水中苯酚的吸附性能非常微弱，其催化作用主要來自沸石表面促進(jìn)臭氧分子的分解，因此污染物分子對其影響非常小，這也是其穩(wěn)定性好的原因之一。(4)該類沸石材料自20世紀(jì)60年代以來研究非常多，早已實現(xiàn)商品化，價格相對便宜，為其實用提供了重要的保障。圖1為實施例1所得結(jié)果的數(shù)據(jù)高硅HY型沸石，苯酚剩余濃度(A)COD(B)隨臭氧化時間的變化曲線。(a)單獨臭氧化,(b)催化臭氧化。圖2為實施例2所得結(jié)果的數(shù)據(jù)高硅HY型沸石，在催化劑重復(fù)使用實驗中苯酚濃度(A)和COD(B)的變化情況。(a)單獨臭氧化,(b)催化臭氧化。圖3為實施例5所得結(jié)果的數(shù)據(jù)反應(yīng)溫度對常規(guī)NaY沸石催化臭氧化(A)和單獨臭氧化(B)中苯酚降解的影響。具體實施例方式本發(fā)明以處理含苯酚水為例，來說明其催化效果與實施方式，但本發(fā)明的范圍不限于此。實施例1在120ml含苯酚初始濃度為100mgl/的模擬廢水中，添加高硅HY沸石(硅鋁比為3.83)0.5g，開動攪拌，在反應(yīng)溫度293K下通入臭氧流量0.30mgmin"的臭氧，記錄不同時間下苯酚的濃度和溶液的COD數(shù)值。結(jié)果如圖1所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解和COD的去除。實施例2在120ml含苯酚初始濃度為100mgL—1的模擬廢水中，添加高硅HY沸石(硅鋁比為3.83)1.0g,開動攪拌，在反應(yīng)溫度293K下通入臭氧流量0.30mgmin"的臭氧45分鐘，記錄苯酚的濃度和溶液的COD數(shù)值。反應(yīng)結(jié)束后，將沸石濾出，再投入120ml含苯酚初始濃度為100mgL/1的模擬廢水中，在反應(yīng)溫度293K下通入臭氧流量0.30mgmin—i的臭氧45分鐘，記錄苯酚的濃度和溶液的COD數(shù)值。如此的利用過程總共持續(xù)10次。結(jié)果如圖2所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解和COD的去除，并且在10次使用中催化活性保持較好的穩(wěn)定性。實施例3在120ml含苯酚初始濃度為100mgL—1的模擬廢水中，添加高硅NaY沸石(硅鋁比為3.83)0.4g,開動攪拌，在反應(yīng)溫度293K下通入臭氧流量0.30mgmin"的臭氧，記錄不同時間下苯酚的濃度數(shù)值。結(jié)果如表l所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解。實施例4在120ml含苯酚初始濃度為100mgl/的模擬廢水中，添加常規(guī)NaY沸石(硅鋁比為2.57)0.6g,開動攪拌，在反應(yīng)溫度293K下通入臭氧流量0.30mgmin"的臭氧，5記錄不同時間下苯酚的濃度數(shù)值。結(jié)果如表l所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解。實施例5在120ml含苯酚初始濃度為100mgL"的模擬廢水中，添加常規(guī)NaY沸石(硅鋁比為2.57)0.5g,開動攪拌，分別在反應(yīng)溫度278、293、308K下通入臭氧流量0.30mgmin"的臭氧，記錄不同時間下苯酚的濃度數(shù)值。結(jié)果如圖3所示，表明在不同溫度下，沸石的催化效果有所不同，但沸石的加入都促進(jìn)了苯酚的降解。表1.不同沸石對臭氧化降解苯酚的催化效果(表中數(shù)據(jù)為苯酚剩余濃度，mgL'1)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于在臭氧化水處理的體系中，加入Y型沸石作為催化劑，加快有機污染物的氧化降解。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于臭氧化水處理過程在0-40'C室溫條件下進(jìn)行。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于所添加的Y沸石催化劑與所處理水的質(zhì)量相對比例在0.001-0.05。全文摘要本發(fā)明將Y型沸石用作催化劑，提供了一種新型的臭氧化水處理方法。通過Y型沸石的添加，對含苯酚類廢水中苯酚的降解具有顯著的加快作用。Y沸石材料具有表面大、分散好、穩(wěn)定性好的特點，在臭氧化水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。文檔編號C02F1/78GK101585577SQ20091003217公開日2009年11月25日申請日期2009年7月10日優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日發(fā)明者張愛民,王光麗,董玉明,蔣平平申請人:江南大學(xué)