[发明专利]一种用于废水中苯系物降解的球-膜耦合催化装置、催化剂及制备与使用方法有效

专利信息
申请号: 201910858745.4 申请日: 2019-09-11
公开(公告)号: CN110683615B 公开(公告)日: 2022-03-04
发明(设计)人: 齐元峰;江波;施雪卿;张延青;杨冰川 申请(专利权)人: 青岛理工大学;江苏艾特克环境工程有限公司
主分类号: C02F1/461 分类号: C02F1/461;C02F1/467;B01J35/08;B01J35/00;B01J23/889;C02F101/30
代理公司: 济南金迪知识产权代理有限公司 37219 代理人: 杨磊
地址: 266033 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 水中 苯系物 降解 耦合 催化 装置 催化剂 制备 使用方法
【说明书】:

本发明涉及一种用于废水中苯系物降解的球‑膜耦合催化装置、催化剂及制备与使用方法,该催化装置包括膜型催化模块,膜型催化模块为四周闭合、两端开口的立体金属网,立体金属网上均匀涂覆有膜型催化剂;球‑膜耦合催化装置的进水端设置有封闭底,出水端设置有阳极导线;封闭底为设置有曝气头的网栅,阳极导线与立体金属网连接;立体金属网中间部分设置有阴极电极,阴极电极不与立体金属网连接,立体金属网中填充有球型催化剂。本发明对苯系物的降解效率高,处理简单,通过运行电压的调整对酚类、烯烃取代苯类,卤系取代苯类、硝基及胺苯类等多种苯系物降解效率高达90%及以上。

技术领域:

本发明涉及一种用于化工废水中苯系物降解的球-膜耦合催化装置及其制备与使用方法,属于环境保护工程化工污水处理专用催化剂领域。

背景技术:

苯系物为苯及衍生物的总称,一般意义上的苯系物为苯环中的一个或者多个-H键被其他基团如-OH、-CH3、-COOH、-NH2和卤素(-Cl、-F、-Br等)取代后的衍生物。比较有代表性的苯系物主要有硝基苯、苯胺、甲苯、二甲苯(邻\间\对)、氯苯、苯酚等。这类物质在石油化工、煤化工和精细化工等行业中被广泛的作为原料或溶剂使用,在生产过程中具有举足轻重的作用。但由于生产流程和产品回收率等原因,苯系物不可避免的残留于生产废水中。

近年来随着国家化工行业的发展,含苯系物化工生产废水的产量和排放量呈现逐年攀升的趋势。由于苯系物的稳定性高,自然条件下其分解速率低,同时对污水处理过程中各种微生物均有明显的抑制或者毒性效应,因此含有苯系物的工业废水的处理难度极高。实际的含苯系物污水的处理工程中,一般在生化处理前和处理工艺的末端添加以化学氧化为主的工艺(如芬顿法,臭氧氧化法),以保证后续的生化处理的正常运行和出水的苯系物污染物的达标排放。例如:中国专利文件CN107777840A公开了一种处理地下水中苯系物的方法,该方法对受苯系物污染的地下水首先进行砂滤预处理,通过石英砂滤料的过滤作用,使砂滤池出水SS不超过30mg/L,然后砂滤出水进入臭氧接触氧化池,臭氧在催化剂的催化作用下将废水中的芳香族化合物分解为小分子脂肪烃,最后通过BAF的生物降解作用将废水中的COD含量降低,同时BAF的独特吸附过滤作用可以有效降低SS,形成稳定的出水水质。再比如:中国专利文件CN106976947A公开了一种利用纳米Fe3O4/Na2CO4非均相类芬顿反应体系降解苯系物的方法。该方法是通过控制在一定pH条件下,向含苯系物废水中投加纳米四氧化三铁和过碳酸钠,在常温下反应,并利用纳米四氧化三铁的磁性将其回收循环利用。但芬顿处理法操作难度高,运行费用高,对苯系物的氧化速率和去除比例低,同时还产生大量的化学污泥,这严重制约了化工企业的进一步发展;臭氧氧化法需要配套臭氧发生器,一次投资高,并且臭氧发生器属于高压容器设备,在化工企业的使用受到限制。同时臭氧的氧化性低于芬顿的氧化性,因此对苯系物的降解方面难以达到正常生化或者达标排放的要求。

因此,急需一种操作简单,对苯系物降解速率高,去除率高和不产生二次污染化学污泥的方式以取代现有的化学氧化方法。

发明内容:

针对现有技术的不足,本发明基于电-化学耦合催化氧化降解苯系物的机理,提供一种用于废水中苯系物降解的球-膜耦合催化装置、催化剂及其制备与使用方法。不仅对苯系物具有极高的降解效率和速率,不需要额外高压容器设备的配套,同时不产生对环境具有二次污染的化学污泥。本发明的球-膜耦合催化装置的制备过程,主要由三个部分组成:球型催化剂的制备,膜型催化剂的制备,球型与膜型催化剂的耦合。

本发明的技术方案如下:

一种用于废水中苯系物降解的球-膜耦合催化装置,包括膜型催化模块,所述的膜型催化模块为四周闭合、两端开口的立体金属网,所述的立体金属网上均匀涂覆有膜型催化剂;

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