[发明专利]一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷方法及处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以金属或金属氧化物作为催化剂连续催化臭氧降解二噁烷的方法及处理装置。

背景技术

在表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（以下简称AES）的生产过程中，包含有真空脱除二噁烷的工艺步骤，可产生含高浓度二噁烷的废水（二噁烷含量高达200-500mg/L）。

二噁烷(1,4-dioxane)是一种无色易挥发液体，分子式为C₄H₈0₂，相对分子质量为88.11，别名二氧六环或1,4-二氧己环，具有醚样气味，易燃，熔点11.8℃，沸点101.3℃，能与水、芳香烃类和大多数有机溶剂混溶。二噁烷亲水性强，在水中溶解性好且稳定，分子结构中没有易水解基团，不吸收自然光，在自然环境中不易水解或光解。二噁烷易挥发，容易从土壤中转移到地下水中，将二噁烷直接排入污水池处理容易污染大气、土壤和水体。

二噁烷的降解方法主要包括生物降解法；生物降解法耗时久且运行不易，因此急需一种更加快捷高效并能够连续化降解二噁烷的方法及处理装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续化处理二噁烷的方法，该方法能降解生产AES时产生的真空脱除水中的高浓度二噁烷，并具有降解率高以及工艺简单的特点；

本发明还提供一种连续化处理二噁烷的处理装置，该处理装置具有结构简单及使用方便的特点。

本发明的技术方案是：

一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的方法，包括以下步骤：

1）将AES真空脱除二噁烷产生的真空脱除水与双氧水混合，并通入臭氧进行预氧化反应，处理气压为0.02-0.05MPa；

2）将经过步骤1）处理后的混合水通入混合器中，并通入臭氧进行初步降解反应；

3）向经过步骤2）处理后的降解水中加入催化剂，并通入臭氧进一步催化氧化反应即成。

所述双氧水的投料量为50-100mg/L。

所述三个步骤中的臭氧投料量依次为10-20mg/L、20-60mg/L及10-20mg/L。

所述催化剂为金属或金属化合物。

所述催化剂为TiO2、Al₂O₃、Mn或Fe。

一种连续降解AES真空脱除水中二噁烷的处理装置，其特征在于：该处理装置包括通过物料管道依次串联相通的预氧化器、静态混合器、催化氧化器，以及分别与预氧化器、静态混合器及催化氧化器这三个反应器底部的进气口连通的臭氧源。

所述预氧化器的出料口与静态混合器的进料口连通并且静态混合器的出料口与催化氧化器的进料口连通。

所述预氧化器、静态混合器以及催化氧化器，这三个反应器的顶部排气口分别连通臭氧破坏器。

所述臭氧源为臭氧发生器。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在真空脱除水中加入双氧水以提高臭氧的氧化能力，并以金属或金属化合物作为催化剂，可使二噁烷降解率达到95%以上，不仅减轻了环保处理压力，而且成本较低且工艺简单（生物降解法需要的较高投资成本且运行难度较大）；

2、本发明使用臭氧作为氧化剂，不仅价格比较低廉，降解处理速度较快，而且臭氧还原后生成的产物是氧气，二噁烷最终转化为二氧化碳和水，能够减轻后续环保处理的负担；

3、二噁烷是一种环醚化合物，不易化学分解，需要使用氧化电势大于2.0eV的氧化剂；而UV+H₂O₂和O₃+H₂O₂的氧化电势较高，可以用于降解二噁烷；本发明中臭氧与双氧水的氧化电势为2.7eV，降解二噁烷的效果较高；

4、根据所使用催化剂的不同，可分为两类催化臭氧氧化技术：一类是均相催化臭氧氧化，催化剂一般为过渡金属离子，如Fe(II)、Mn(II)、Ni(II)、Co(II)、Cd(II)、Cu(II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等；另一类是使用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物作为催化剂，进行非均相催化臭氧氧化；本发明以金属或金属氧化物为催化剂，能够吸附臭氧与二噁烷进行降解反应，同时能提高臭氧的催化分解效率和羟基自由基的生成；

5、预氧化器能增大水中臭氧的溶解浓度，从而提高臭氧的利用率；

6、静态混合器能使臭氧与二噁烷充分接触，从而提高了在无催化剂情况下二噁烷的降解效率，延长了催化氧化器中催化剂的使用寿命；