[发明专利]活性炭纤维－臭氧化协同降解水中酚类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化臭氧化技术在水处理领域的应用，具体涉及活性炭纤维-臭氧化降解水中酚类化合物的方法。

背景技术

环境保护和水资源的治理已经引起我国的政府的高度重视，围绕环境保护和水处理这一重要课题，相关机构开展了大量的研究和应用。传统的臭氧氧化法在水处理中得到了广泛的应用。但是臭氧的水中溶解度比较低，稳定性较差，使得臭氧化的处理效率比较低，不能将污染物彻底矿化，在水处理中的应用受到了一些限制。为了强化臭氧处理效果，提高臭氧的利用率和降解效率，人们开发出O₃/H₂O₂、O₃/UV、O₃/H₂O₂/UV、Fenton法和催化臭氧化法等高级氧化技术(AOP)，通过引发和促进高活性羟基自由基(·OH)的产生，以提高降解有机污染物的目的。例如：清华大学在2003年申请并公布(公告号：1223523C)了《活性炭催化臭氧氧化-生物活性炭净化水中污染物的方法》，其主要的技术方案是“包括活性炭催化臭氧氧化和生物活性炭两个单元：待处理的水从活性炭催化臭氧氧化反应器的下部进入，臭氧气体从反应器的底部通入，臭氧气体经反应器中的布气板与水均匀混合；水和臭氧气体向上流经反应器中填充的活性炭层，停留时间5-30min，水中的有机污染物被去除或转化；初步处理的水流入填充生物活性炭的反应器，停留时间5-90min，水中有的机污染物被生物降解、去除。”该技术融合了催化臭氧化和生物活性炭方法的技术特点，对于提高水中有机污染物降解降解和净化起到了较好的作用。但是实际应用中还存在如下问题：一是其使用的活性炭为普通的活性炭，在使用过程中活性炭的降解性能会随着使用周期延长而不断降低；二是拟处理的水质必须进行前期处理或者是含有微量的有机污染物的水质；三是工艺中融合了两个单元结构，使工艺条件和设备复杂，提高了运行成本；四是对特殊水源(如含有较高酚类化合物的水质)针对性不强，处理效果不够理想，难以满足实际需要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够一次性处理较高有机物含量，特别是针对含有酚类化合物的废水，具有处理效率高，工艺简单的活性炭纤维-臭氧化协同降解水中酚类化合物的方法。

所采用的技术方案包括：

反应器底部设置有与臭氧发生器连接布气板，布气板上部设置单层或多层经过改性的活性炭纤维；反应器内活性炭纤维占废水的用量为1-6g/L，臭氧化气体浓度为5-12mg/L，流量为0.1-0.5m³/h，处理时间为5-30min，调节废水的pH值为6以下。

活性炭纤维的改性是将活性炭放入炭化活化炉中进行二次活化，活化过程中通入氮气作为保护气，当温度升高到700～900℃时，通入水蒸气活化20～60min，活化过程中除了水蒸气外，还可以选择二氧化碳、氨气以及金属盐类中的一种或两种组合作为活化剂，提高活性炭表面上大于0.7-1nm的孔径比例。

所述的金属盐类包括硝酸镁、硝酸铁、硝酸镍、硝酸锰。

所述的布气板是砂芯、多孔钛板或其它的耐臭氧氧化的多孔布气材料中的一种。

发明的技术特点

1.采用经过孔结构调整和碱改性后的活性炭催化臭氧化降解聚氧乙烯脂肪醇醚废水，可以显著提高臭氧化效率，提高臭氧的利用率。

2.活性炭的用量增加能够加强吸附和催化氧化过程，显著地提高降解效率。pH升高到碱性下时由于溶液中OH^-和炭表面的联合催化作用，大大提高了臭氧化效率。活性炭的用量和pH值是所有因素中对降解效率影响最显著的两个。

3.恒定浓度的臭氧化气流量的增加能够略微提高臭氧化降解；废水中的初始有机物浓度的增加虽然可以使COD去除率稍微下降，但是水中的COD去除总量却显著提高，臭氧利用率增加。

4.臭氧化过程可以使溶液中的活性炭得到原位再生，仍然保持较高的催化活性。

本发明的方法用于处理乳化原油脱水加工过程中或其它工艺过程中所产生的含有酚类化合物废水，使有机污染物降解为二氧化碳、水和无毒的副产品，具有高效、低成本、工艺简单、易操作，对环境没有二次污染等诸多优势。

附图说明

附图1是活化和改性后的活性炭催化臭氧化降解废水效率的比较

附图2活性炭纤维对水中不同苯酚初始浓度臭氧化效率的比较

具体实施方式

实施例1：活性炭纤维的改性处理