[发明专利]超声场－无机膜－光催化氧化综合处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机废水的处理方法，更具体地说是以光催化氧化生物难降解有机废水并对超细颗粒进行液固分离的废水处理方法。

背景技术

光催化氧化水中有机物是一种新型水处理技术，具有相当的应用潜力。至今为止，光催化技术研究的催化剂大部分为超细微粉，由于颗粒的超细化，给催化剂的分离回收再利用带来了很大困难，同时，光催化降解效率低以及反应速度慢都限制了光催化氧化技术的大规模应用。

无机膜分离因具有耐酸、耐碱、强度大等特点已被应用到光催化氧化技术上，可望解决超细固体光催化剂的回收问题，但膜污染与浓差极化现象导致膜通量下降使其实际应用同样受到限制。

发明内容

本发明针对光催化氧化降解效率低、反应速率慢、催化剂回收难、膜污染及浓差极化现象的问题，结合无机膜分离效率高、强度大及超声场在液体表现出的机械作用与空化效应的特点，提供一种超声场强化无机膜-光催化氧化处理有机废水的方法，以解决催化剂的回收、光催化降解效率低与反应速率慢的问题，推进光催化氧化技术的工业化应用。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明超声场强化无机膜-光催化氧化处理有机废水的方法的特点是按如下工艺流程进行：

a、待处理有机废水进入设置有超声波发生器的反应釜进行超声光催化氧化反应，得到经光催化氧化的有机废水降解溶液；

b、有机废水降解溶液泵入具有超声强化膜组件的分离系统进行微滤分离，经超声强化膜组件完成微滤分离后，截留液回流至反应釜；渗透液或全部被收集，或全部回流至反应釜，或部分被收集另一部分回流至反应釜。

本发明方法的特点也在于：

所述反应釜及分离系统中的超声波发生器和超声强化膜组件中超声换能功率均均≤600W，频率为20-100KHz。

在所述光催化氧化反应中使用的光催化剂是浓度为0.5g.L^-1-5.0g.L^-1的TiO₂、ZnO、Cu₂O或ZnS；所用光源是功率为8-100W的紫外灯或功率为100-500W的汞灯；所述光催化氧化反应温度为20-40℃，反应时间为1-7小时。

所述待处理有机废水在进入反应釜之前，采用0.1-2mol.L^-1的硫酸和氢氧化钠调节其pH值为2.0-6.0。

所述光催化剂在分离系统中分离时的压力设置为0.05-0.5MPa、温度为20-40℃。

在所述分离系统中设置无机陶瓷膜，所述无机陶瓷膜为Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂或SiO₂无机材料制备的多孔陶瓷膜。

所述无机陶瓷膜长为100-1000mm，外径为50-200mm，内径为30-180mm，膜管的平均孔径为0.2μm、0.5μm或50nm。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明方法是一种将超声场、无机膜分离及光催化氧化一体化的方法。超声波与液体作用产生非热效应，表现为液体激烈而快速的机械运动与空化现象，能显著提高光催化降解效率，并能强化无机膜的分离效率。本发明是具有中试规模的连续式新型超声场强化光催化—无机膜分离集成反应器，反应器设计简单，操作方便，具有工业应用价值。本发明集中了超声场、光催化氧化技术、无机膜分离技术及气体反冲技术的特点，在光催化-膜分离的基础上实现了超声场强化光催化氧化-无机膜分离的一体化，使光催化氧化效率和膜分离效率都得到了较大程度的提高。本发明既可以对料液进行间歇式操作又可进行连续式操作，既可以作为独立的操作体系，又可以作为工业生产流程中的一个操作单元。

2、本发明方法中采用无机陶瓷膜，由于无机膜具有耐强酸、耐强碱、化学稳定性好以及机械能力强等特点，所以既能够在强酸强碱等高危条件下工作，也能够承受超声所产生的强机械作用和空化效应，有效避免膜面的损坏，有益于实现超声场的强化作用。

3、本发明方法中的两个步骤都可以在常温20-40℃下进行，因而可以有效降低操作成本。

4、本发明方法中所用的催化剂既可以是TiO₂超细微粉，也可以是其他具有光催化活性的微粉、超细微粉、纳米微粉，可实现催化氧化降解反应的高效率和高稳定性。

5、本发明既适用于实验室研究，也适用于工厂中型水处理工程或超细粉体分离工程。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。