[发明专利]一种基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理方法

说明书

一种基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理方法，属于废水处理技术领域。其首先是制备活性氧化铝负载铜锰氧化物催化剂，铜锰氧化物在活性氧化铝颗粒载体上的负载率为3～5wt.％，铜、锰组分的摩尔比为1：1～3；然后向pH范围3～5.5的待处理废水中加入该催化剂，再向其中加入助剂过氧化氢溶液，在室温条件下通入臭氧并进行曝气，然后在120～200rpm的转速下磁力搅拌，从而实现基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理。本发明是一种新型的高级氧化技术，操作简便，解决了较低pH废水中水溶性高分子污染物不易被(催化臭氧化方法)氧化降解的难题，污染物分子长链被打碎，有利于后续的生物处理或膜处理。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理方法，主要测定指标为污染物自身浓度、化学需氧量(COD)及反应前后污染物分子量分布变化。

背景技术

目前我国依然是严重缺水的国家，针对水资源短缺的现状，净化污水已成为一项重要的应对措施。随着水溶性高分子化合物在工业上的应用日益增多，此类物质(如聚乙烯醇(PVA)等)往往存在于诸多类型的工业废水中。且含有此类物质的如纺织印染等类型的废水多具有极端pH(如强酸性)。此外，难以被微生物降解、容易堵塞过滤膜等特性导致直接的生物处理或膜处理手段不适用于废水中这类物质的去除，且此类物质进入自然水体会造成水体污染及生态破坏等问题。所以往往需要对此类废水进行有效地预处理。根据国内外相关文献及工程实例可知，目前针对酸性废水的处理方法有芬顿法，但常因反应过程中产生铁泥而造成二次污染等问题；针对含水溶性高分子废水的处理方法有吸附法、泡沫分离法、膜处理法以及混凝絮凝等方法，虽然这些方法能够有效分离出污染物，但并未实现对污染物的降解，此外，这些方法对处理条件都有着较为严苛的要求，成本也相对较高。

催化臭氧化技术作为高级氧化法的一个重要分支，因其具有处理效率高、反应无残留等优势，近年来被广泛应用于难降解有机污水的处理，然而该技术在酸性环境下处理效率偏低是限制其应用的一个重要因素。过氧化氢作为常用的氧化剂和助剂被广泛应用于水处理领域，比如光催化及芬顿等系统，但这些反应系统的进行往往伴随着较多的过氧化氢使用量，进而造成资源的浪费。本发明通过制备负载型过渡金属催化剂建立了相应的催化臭氧化体系，并通过引入微量的过氧化氢溶液作为助剂辅助催化，利用酸性条件下反应体系内主要组成间的相互作用促进羟基自由基的生成，进而实现对污染物的有效降解。

发明内容

本发明提供了一种基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理方法，向所建立的负载型催化剂非均相催化臭氧化反应体系中引入一定量助剂降解酸性废水中高分子污染物，废水pH范围为3～5.5。

本发明所述的一种基于催化臭氧化的酸性含难降解水溶性高分子废水预处理方法，其步骤如下：

1)在室温、超声条件下将活性氧化铝颗粒浸渍在硝酸铜溶液中2～3h，然后于90～110℃下干燥3～5h、550～650℃下煅烧4～6h，得到活性氧化铝负载铜氧化物催化剂；再在室温、超声条件下活性氧化铝负载铜氧化物催化剂浸渍在硝酸锰溶液中2～3h，然后于90～110℃下干燥3～5h、550～650℃下煅烧4～6h，得到活性氧化铝负载铜锰氧化物催化剂(CMA)；铜锰氧化物在活性氧化铝颗粒载体上的负载率为3～5wt.％，铜、锰组分的摩尔比为1：1～3；

2)向pH范围3～5.5的待处理废水中加入步骤1)得到的活性氧化铝负载铜锰氧化物催化剂，催化剂的质量浓度与废水COD的比值为(2～4)mg/L：1mg/L；然后再向其中加入助剂过氧化氢溶液，过氧化氢与活性氧化铝负载铜锰氧化物催化剂的质量比为1∶107～108；

3)在室温条件下，向步骤2)的反应体系中通入臭氧并利用曝气装置进行曝气，臭氧通入速率与COD的比为(0.10～0.15)mg/(L·h)：1mg/L；