[发明专利]一种利用钢渣催化臭氧的水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用钢渣催化臭氧的水处理方法，具体涉及一种利用催化剂强化臭氧氧化去除水中难降解有机污染物的方法。

背景技术

臭氧在标准状况下的氧化还原点位是2.07eV，可以快速、高效地去除水中有机物。在催化剂的作用下，臭氧分解产生氧化性更强并且没有选择性的羟基自由基(·OH，标准状况下的氧化还原点位为2.80eV)，可大大提升水中难降解有机物的去除效率，在水处理领域已经有了大规模的研究和应用。

钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，其综合利用率低，积存量大，常用作人工湿地填料、土壤改良剂或建筑原料。钢渣作为多金属氧化物熔融复合体具有较好的催化活性。其催化臭氧分解和氧化有机污染物的能力与其表面性质直接相关。其催化机制包括两个方面：一是金属氧化物表面的金属离子与水结合，形成羟基化界面。臭氧分子与这些表面羟基通过配位键和氢键等形成五元环结构，然后通过电子转移，分解形成·OH。二是臭氧首先与表面的金属阳离子反应，形成不稳定的中间产物，再分解形成·OH。以钢渣为催化剂催化臭氧氧化降解水中有机污染物，“以废治废”，大大降低处理成本，同时对于有效解决我国水体有机污染治理及钢渣再利用难题具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明解决了单独臭氧化水处理方法存在的反应效率低以及现有的催化臭氧化水处理方法催化剂成本高、制备复杂、污染物去除效果差等问题，提供了一种利用钢渣催化臭氧的水处理方法。

本发明一种利用钢渣催化臭氧的水处理方法如下：

向装有污水的反应器中加入钢渣，然后持续通入臭氧曝气，控制反应时间，即实现了水中有机物的去除。其中，钢渣投加量为1～50g/L，臭氧进气浓度为0.5～30mg/L，进气流量为0.2～1.0L/min，反应时间为5～120min。

本发明所述的钢渣的投加方式为固体颗粒或粉末的形式投加。

本发明将钢渣作为催化剂催化臭氧，产生具有更强氧化性且选择性较低的OH，从而提高污染物的去除速率和效率。与其他催化剂相比，钢渣具有价格低廉，易获取、催化活性高、寿命长、以废治废、循环回收利用简单等特点。本发明的水处理方法可处理包括生活污水和各种工业有机废水，对50mg/L的氯苯甲酸去除率可达到98％以上。

附图说明

图1是臭氧单独氧化和钢渣催化臭氧氧化降解水中对氯苯甲酸去除率的对比图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

实施例1：

向盛有污水(对氯苯甲酸浓度为50mg/L)的反应器中投加20g/L钢渣，然后通入臭氧进行曝气，臭氧进气浓度为1mg/L，进气流量为0.2L/min，废水在反应器中的停留时间为30min。

由图1中单独臭氧氧化和钢渣催化臭氧氧化的对氯苯甲酸去除率曲线的对比可知，单独臭氧氧化2h对氯苯甲酸去除率仅为15％。

实施例2：

向盛有待处理水的反应器中投加50g/L的钢渣，利用臭氧对加入了钢渣的待处理水进行曝气，臭氧进气浓度为30mg/L，进气流量为0.6L/min，控制待处理水在反应器中的停留时间为60min。

由图1中单独臭氧氧化和钢渣催化臭氧氧化的对氯苯甲酸去除率曲线的对比可知，钢渣催化臭氧氧化1h之后对氯苯甲酸的去除率可达82％以上。

实施例3：

向盛有待处理水的反应器中投加50g/L的钢渣，利用臭氧对加入了钢渣的待处理水进行曝气，臭氧进气浓度为15mg/L，进气流量为1.0L/min，控制待处理水在反应器中的停留时间为120min。

由图1中单独臭氧氧化和钢渣催化臭氧氧化的对氯苯甲酸去除率曲线的对比可知，钢渣催化臭氧氧化2h之后对氯苯甲酸的去除率可达98％以上。