[发明专利]一种催化湿式氧化降解染料污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料污染物的氧化去除方法，具体地说是一种催化湿式氧化降解染料污染物的方法。

背景技术

染料被广泛应用于纺织和摄影行业，全世界每年生产染料约70万吨，其中约15％损失在生产和处理过程中(Bauer，C.；Jacques，P.；Kalt，A.J.Photochem.Photobiol.A.2001，140，87-92)。在我国，每年超过1.6×10⁹m³的染料废水未得到正确处理便被排放到环境中(Ma，J.；Song，W.；Chen，C.；Ma，W.；Zhao，J.；Tang，Y.Environ.Sci.Technol.2005，39，5810-5815)。染料废水具有色度深、COD高、BOD低的特点(Velegraki，T.；Poulios，I.；Charalabaki，M.；Kalogerakis，N.；Smaras，P.；Mantzavinos，D.Appl.Catal.B：Environ.2006，62，159-168)，再加上新型染料朝着抗氧化、抗光解、抗生物降解的方向发展，因此染料废水已经成为环境修复的焦点(Weber，E.J.；Adams，R.L.Environ.Sci.Technol.1995，29，1163-1170)。

目前染料废水的处理方法很多，传统的主要有物理法、化学法和生物法。其中生物法由于其成本低和环境友好，是最广泛采用的一种处理方法，但是染料废水中含有大量难于生物降解甚至是生物毒性的化合物，因此直接采用生物法处理效果不好(Mantzavinos，D.；Pasillakis，E.J.Chem.Technol.Biotechnol.2004，79，431-454)。在这种情况下，发展一种去除这些化合物的预处理方法以增加染料废水的可生物降解性是非常有必要的(Mantzavinos，D.；Sahibzada，M.；Livingston，A.G；Metcalfe I.S.；Hellgardt，K.Catal.Today1999，53，93-106)。20世纪80年代发展起来的高级氧化技术就是这样一种处理难降解有机污染物的新技术，其主要特点是通过化学反应产生羟基自由基，使有机污染物有效地降解甚至矿化成二氧化碳、水和无机离子；主要包括臭氧氧化，Fenton，湿式氧化，光催化氧化，H₂O₂/UV，O₃/UV等方法。在高级氧化法处理染料废水的方法中，Neamtu发展的催化氧化体系(Neamtu，M.；Zaharia，C.；Catrinescu，C.；Yediler，A.；Macoveanu，M.；Kettrup，A.Appl.Catal.B：Environ.2004，48，287-294)，用H₂O₂为氧化剂，Fe³⁺交换的Y分子筛为催化剂，处理偶氮染料Procion Marine H-EXL，H-EXL的脱色率＞96％，COD去除率为76％，TOC去除率为37％。目前存在的主要问题是所用的氧化剂如H₂O₂和O₃价格昂贵，使处理成本相对较高。尽管半导体光催化氧化是近年来被广泛关注的一种新型水处理技术(Chatterjee，D.；Dasgupta，S.J.Photochem.Photobiol.C：Photochem.Rev.2005，6，186-205)，但它们量子效率不高，仅适用于低浓度废水的处理(通常＜100mg/L)，离工业化应用还具有一定的距离。催化湿式氧化法特别适合于处理中等浓度染料废水(Bhargava，S.K.；Tardio，J.；Prasad，J.；K.；Akolekar，D.B.；Grocott，S.C.Ind.Eng.Chem.Res.2006，45，1221-1258，and references therein)，虽然与湿式氧化法相比，温度大大降低，但一般高于150℃(S.-C，Kim，B.-Y.Jeong，D.-K.Lee，Topics catal.2005，33，149-154)。使用的催化剂中，贵金属系列和Cu系列催化剂的催化活性最高，但前者成本太高，后者存在严重的流失问题，对环境造成严重污染。这些问题的存在导致湿式氧化处理染料废水的工业化应用少。

发明内容