專利名稱：一種催化氧化處理苯甲醚廢水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理，具體地說是一種二氧化氯-電多相催化氧化處理苯甲醚廢水方法。
背景技術(shù)：
目前，一些化工公司在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化工廢水含有苯甲醚、三氯甲氧基苯、三氟甲氧基苯、對(duì)硝基三氟甲氧基苯、對(duì)氨基三氟甲氧基苯等，成分復(fù)雜，常規(guī)方法難以處理。
二氧化氯作為強(qiáng)氧化劑在飲用水消毒中有廣泛的應(yīng)用前景，已成為國際公認(rèn)的氯系列消毒劑中最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。(新型水處理劑-二氧化氯技術(shù)及其應(yīng)用，黃君禮，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年5月)。
由于二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，氧化能力持久等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。使用二氧化氯的最大優(yōu)點(diǎn)在于它幾乎不產(chǎn)生致癌副產(chǎn)物三鹵甲烷。
二氧化氯與有機(jī)物反應(yīng)具有顯著的選擇性。利用二氧化氯在催化劑存在條件下，氧化降解廢水中的有機(jī)污染物，可直接氧化有機(jī)污染物為最終產(chǎn)物或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)物，有利于進(jìn)一步處理。
中國發(fā)明專利(專利號(hào)為ZL92106153.6)公開了一種電-多相催化過程及其反應(yīng)器，電-多相催化反應(yīng)過程，是把化學(xué)催化與電催化過程結(jié)合到一起，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應(yīng)分子活化，可在較溫和反應(yīng)條件下進(jìn)行單用催化劑不能發(fā)生的反應(yīng)。電-多相催化氧化是在常溫常壓下，在電場(chǎng)與催化劑的協(xié)同作用下，使大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子或CO2和水，減少有害物質(zhì)的含量，從而達(dá)到廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。
電-多相催化氧化和其它的水處理技術(shù)相比，有許多優(yōu)點(diǎn)如反應(yīng)條件溫和，常溫常壓下進(jìn)行；對(duì)水質(zhì)沒有特殊的要求；運(yùn)行費(fèi)用低；所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，操作簡(jiǎn)便；不產(chǎn)生二次污染；特別適合處理一些中等濃度難降解的廢水，對(duì)某些濃度不高、但毒性大、不適合生化處理的廢水，也能收到好的效果。利用電-多相催化技術(shù)已建成了處理化肥廢水的工業(yè)化裝置，處理量為200噸/小時(shí)，通過了省市兩級(jí)環(huán)保部門驗(yàn)收。至今運(yùn)行已兩年多，經(jīng)處理過的廢水可以回用，節(jié)省了大量的工業(yè)用水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種效果好、適于大規(guī)模推廣應(yīng)用的二氧化氯-電多相催化氧化處理苯甲醚廢水方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案為一種催化氧化處理苯甲醚廢水方法，首先對(duì)苯甲醚廢水進(jìn)行二氧化氯催化氧化處理，在催化劑存在條件下，處理10～60分鐘，去除大部分有機(jī)物，所述二氧化氯催化氧化催化劑由活性組分和載體組成，以Fe、Ni或Zr中一種或幾種的氧化物為活性組分擔(dān)載在Al2O3或活性炭載體上，其中金屬組分的重量百分含量為0.4～3.5％，余量為載體；在二氧化氯預(yù)處理后，在催化劑存在條件下，進(jìn)行電-多相催化氧化處理，在電場(chǎng)中電極間直流電壓為5～15V，電流密度為每平方分米200mA～400mA的外加電場(chǎng)下，使苯甲醚廢水中有機(jī)污染物在催化劑表面催化氧化，所述電-多相催化氧化催化劑由活性組分和載體組成，以Fe、Ni或Mn中一種或幾種的氧化物為活性組分擔(dān)載在活性炭載體上，其中金屬組分的重量百分含量為1～4％，余量為載體。
所述二氧化氯催化氧化處理中，二氧化氯加入量為0.2～0.6g/L，V水∶V催化劑＝0.5～6；所述電-多相催化氧化處理中，V水∶V催化劑＝0.5～6。
所述二氧化氯催化氧化催化劑中金屬組分的重量百分含量最好為1.0～2.0％。
所述二氧化氯催化氧化催化劑可采用浸漬法制備，用含有金屬離子的可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液，浸漬載體后，靜置，烘干，再于300～350℃下進(jìn)行焙燒2～4小時(shí)，即可得成品；所述催化劑中可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液濃度為0.05～1.0mol/L，溶液與載體體積比為1.0～1.5∶1；所述催化劑靜置是指于20～30℃條件下置放10～20小時(shí)，烘干是在110～130℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；所述二氧化氯催化氧化催化劑在以活性炭為載體時(shí)，焙燒在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。
所述電-多相催化氧化催化劑中金屬組分的重量百分含量最好為2.0～3.0％。
所述電-多相催化氧化催化劑可采用浸漬法制備，用含有金屬離子的可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液，浸漬載體后，靜置，烘干，再于300～450℃下、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行焙燒4～8小時(shí)，即可得成品；所述催化劑中可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液濃度為0.12～1.0mol/L，溶液與載體體積比為0.8～1.5∶1；所述催化劑靜置是指于25～30℃條件下置放10～24小時(shí)，烘干是在110～130℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明方法可有效處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水，尤其適用于常規(guī)方法難以處理的苯甲醚廢水(CODCr5000～6000mg/L)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用二氧化氯催化氧化處理苯甲醚廢水可達(dá)到預(yù)處理目的，再經(jīng)過電-多相催化作用，可直接排放。
2.本發(fā)明方法中二氧化氯催化氧化處理中使用的藥劑，容易得到，二氧化氯制備簡(jiǎn)單，相對(duì)運(yùn)行費(fèi)用低廉，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
3.本發(fā)明方法中電-多相催化過程操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)條件溫和，在常溫常壓下進(jìn)行，特別適合處理一些中等濃度難降解廢水，運(yùn)行費(fèi)用低廉，設(shè)備簡(jiǎn)單，無二次污染產(chǎn)生。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1二氧化氯對(duì)苯甲醚廢水處理效果只使用二氧化氯對(duì)苯甲醚廢水進(jìn)行處理。
在以PVC為材質(zhì)的反應(yīng)器中進(jìn)行，處理水量為600ml，通入空氣略過。CODCr采用水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法(GB 11914-89)進(jìn)行分析，以下同。
原水經(jīng)過絮凝等處理后，CODCr5005mg/L，pH4-5，處理結(jié)果見表1。
表1.二氧化氯對(duì)苯甲醚廢水處理效果

實(shí)施例2M/Al2O3催化劑的制備取0.18mol/L的Fe(NO3)3溶液100ml，將100克40～60目Al2O3顆粒倒入浸漬液中攪拌，放置10小時(shí)，于110℃下烘干2小時(shí)，再于350℃下焙燒3小時(shí)，自然冷卻到室溫制成催化劑A。催化劑A中金屬組分的重量為Fe1％，其余為載體Al2O3。
實(shí)施例3催化劑A對(duì)苯甲醚廢水處理效果反應(yīng)在以PVC為材質(zhì)的反應(yīng)器中進(jìn)行，處理水量為600ml，通入空氣略過。裝填100ml按實(shí)施例2制備的催化劑A。
原水經(jīng)過絮凝等處理后，CODCr5005mg/L，pH4-5，處理結(jié)果見表2。
表2.催化劑A對(duì)苯甲醚廢水的二氧化氯處理效果

實(shí)施例4M/活性炭催化劑的制備以中孔活性炭取代實(shí)施例2中的Al2O3粉，并在氮?dú)夥障逻M(jìn)行焙燒，其余與實(shí)施例2相同，制備成含F(xiàn)e1％的M/活性炭型催化劑B。
實(shí)施例5催化劑B對(duì)苯甲醚廢水處理效果反應(yīng)在以PVC為材質(zhì)的反應(yīng)器中進(jìn)行，處理水量為600ml，通入空氣略過。裝填100ml按實(shí)施例4制備的催化劑B。
原水經(jīng)過絮凝等處理后，CODCr5005mg/L，pH4-5，處理結(jié)果見表3。
表3.催化劑B對(duì)苯甲醚廢水的二氧化氯處理效果

由于苯甲醚廢水較難處理，CODCr較高，二氧化氯催化氧化只能使原水CODCr降到1000mg/L左右，還不能達(dá)標(biāo)排放，使二氧化氯催化氧化后出水再經(jīng)過電-多相催化反應(yīng)裝置，可以更好地處理這股廢水。
實(shí)施例6M/活性炭催化劑的制備取0.36mol/L的Fe(NO3)3溶液100ml，將100克中孔活性炭顆粒倒入浸漬液中攪拌，放置10小時(shí)，于110℃下烘干2小時(shí)，再于400℃下焙燒4小時(shí)，自然冷卻到室溫制成催化劑C。催化劑C中金屬組分的重量為Fe2％，其余為載體Al2O3。
同樣條件，制成含金屬組分Mn的重量催化劑D。
實(shí)施例7對(duì)于預(yù)處理后的苯甲醚廢水的電-多相催化連續(xù)實(shí)驗(yàn)I在以PVC為材質(zhì)的電-多相催化反應(yīng)器中，平行放置兩塊帶菱形網(wǎng)眼的鈦電極，裝填50ml按實(shí)施例6制備的催化劑C，用泵連續(xù)進(jìn)樣，在一定的外加電流條件下，采用不同的空速，進(jìn)行處理。每個(gè)水樣取完全平衡后數(shù)值。
反應(yīng)溫度20℃，常壓，原水CODCr5005mg/L，經(jīng)二氧化氯催化氧化處理后降到1037mg/L。電-多相催化反應(yīng)電壓11伏，電流密度275mA/平方分米，反應(yīng)后pH7，結(jié)果列于表4。
表4.經(jīng)過二氧化氯預(yù)處理后的苯甲醚廢水的電-多相催化處理結(jié)果I

實(shí)施例8對(duì)于二氧化氯預(yù)處理后的苯甲醚廢水的電-多相催化連續(xù)實(shí)驗(yàn)II在反應(yīng)器中，裝填按實(shí)施例6制備的催化劑D，其余條件同實(shí)施例7，反應(yīng)結(jié)果列于表5。
表5.經(jīng)過二氧化氯催化氧化處理后的苯甲醚廢水的電-多相催化處理結(jié)果

由實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，只使用二氧化氯對(duì)苯甲醚廢水進(jìn)行處理，達(dá)不到預(yù)處理的目的。采用二氧化氯催化氧化處理，可以去除大部分有機(jī)物，而后進(jìn)行電-多相催化氧化處理苯甲醚廢水，可以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行費(fèi)用較低，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于首先對(duì)苯甲醚廢水進(jìn)行二氧化氯催化氧化處理，在催化劑存在條件下，處理10～60分鐘，去除大部分有機(jī)物，所述二氧化氯催化氧化催化劑由活性組分和載體組成，以Fe、Ni或Zr中一種或幾種的氧化物為活性組分擔(dān)載在Al2O3或活性炭載體上，其中金屬組分的重量百分含量為0.4～3.5％，余量為載體；在二氧化氯預(yù)處理后，在催化劑存在條件下，進(jìn)行電-多相催化氧化處理，在電場(chǎng)中電極間直流電壓為5～15V，電流密度為每平方分米200mA～400mA的外加電場(chǎng)下，使苯甲醚廢水中有機(jī)污染物在催化劑表面催化氧化，所述電-多相催化氧化催化劑由活性組分和載體組成，以Fe、Ni或Mn中一種或幾種的氧化物為活性組分擔(dān)載在活性炭載體上，其中金屬組分的重量百分含量為1～4％，余量為載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述二氧化氯催化氧化處理中，二氧化氯加入量為0.2～0.6g/L，V水∶V催化劑＝0.5～6；所述電-多相催化氧化處理中，V水∶V催化劑＝0.5～6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述二氧化氯催化氧化催化劑中金屬組分的重量百分含量為1.0～2.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述二氧化氯催化氧化催化劑采用浸漬法制備，用含有金屬離子的可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液，浸漬載體后，靜置，烘干，再于300～350℃下進(jìn)行焙燒2～4小時(shí)，即可得成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述二氧化氯催化氧化催化劑以活性炭為載體，焙燒在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述催化劑中可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液濃度為0.05～1.0mol/L，溶液與載體體積比為1.0～1.5∶1；所述催化劑靜置是指于20～30℃條件下置放10～20小時(shí)，烘干是在110～130℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述電-多相催化氧化催化劑中金屬組分的重量百分含量為2.0～3.0％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述電-多相催化氧化催化劑采用浸漬法制備，用含有金屬離子的可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液，浸漬載體后，靜置，烘干，再于300～450℃下、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行焙燒4～8小時(shí)，即可得成品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述催化氧化處理苯甲醚廢水方法，其特征在于所述催化劑中可溶性氯化物或硝酸鹽水溶液濃度為0.12～1.0mol/L，溶液與載體體積比為0.8～1.5∶1；所述催化劑靜置是指于25～30℃條件下置放10～24小時(shí)，烘干是在110～130℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理，具體地說是一種二氧化氯－電多相催化氧化處理苯甲醚廢水方法。首先對(duì)苯甲醚進(jìn)行二氧化氯催化氧化處理，在催化劑存在條件下，處理10～60分鐘，去除大部分有機(jī)物；在二氧化氯催化氧化處理后，在催化劑存在條件下，進(jìn)行電－多相催化氧化處理，在電場(chǎng)中電極間直流電壓為5～15V，電流密度為每平方分米200mA～400mA的外加電場(chǎng)下，使苯甲醚廢水中有機(jī)污染物在催化劑表面催化氧化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聯(lián)用技術(shù)處理苯甲醚廢水，可直接達(dá)標(biāo)排放，運(yùn)行費(fèi)用較低。
文檔編號(hào)B01J21/06GK1569679SQ0313375
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者楊旭, 孫承林, 蔡釗榮, 王全義 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所