[发明专利]一种钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法

说明书

本发明涉及水处理技术领域，公开一种钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法，包括步骤：将有机废水装入反应器中，通入臭氧，并投入钛酸镁，催化臭氧降解有机废水中的污染物，所用的钛酸镁为MgTiO₃、Mg₂TiO₄或其混合物。该方法解决了现有技术中臭氧氧化水处理方法的臭氧利用率低、pH使用范围窄的问题，采用的钛酸镁诱发臭氧分解能力强，水处理效率高且pH使用范围。由于钛酸镁为固体，避免在水质中引入新的污染源，易于回收和运输，可重复多次利用，节约成本。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法。

背景技术

近年来，工业化快速发展带来的工业废水污染问题日趋严重，这些污染物通常具有浓度高、毒性大、可生化性差等特点。针对如何高效治理废水这一难题，现阶段较为成熟的深度处理技术主要包括：生物降解、吸附技术、混凝沉淀技术、电化学技术、膜技术、高级氧化技术等。

其中生物降解处理速度慢、占地大且对进水水质有一定要求；吸附技术具有高效、操作简单的优点，但是需要吸附剂的再生；混凝沉淀技术操作简单，成本低，占地小，但是产泥量极大，需要再次处理；电化学技术虽然有高效、无选择性、无二次污染的特点，然而其成本极高，难以推广应用；膜技术能够有效去除水中大部分污染物，但是处理浓度的限制和膜污染问题限制了其应用。高级氧化技术因其具有绿色、高效、适用性广等优点迅速发展。

臭氧自1785年发现以来，作为一种强氧化剂，对环境的友好性和潜在的应用性，应用于水处理研究已有一个世纪。但采用单独臭氧氧化时，存在氧化不彻底导致废水矿化效率及臭氧的利用率偏低等难题。催化臭氧化技术是一种新型的在常温常压下将那些难以用臭氧单独氧化或降解的有机物氧化的方法。催化臭氧化分为均相催化和非均相催化，其中非均相催化臭氧化因为反应之后催化剂和废水易分离，正成为研究的重点。非均相催化剂主要有金属氧化物、负载于载体上的金属或金属氧化物、天然矿物以及活性炭等类型。

催化臭氧化技术利用反应过程中产生的大量强氧化性自由基(羟基自由基)来氧化分解水中有机物从而达到水质净化。目前，该类技术主要有以下几种形式：(1)O₃/H₂O₂；(2)O₃/UV；(3)O₃/超声波；(4)O₃/金属离子；(5)O₃/固体催化剂等。过氧化氢催化臭氧化研究较多，且在实际中也得到了广泛应用，但是多数O₃/H₂O₂氧化技术都是在中性或碱性条件下才具有较高的去除率。

发明人在此之前研究过以双氧水和含有Ti⁴⁺的可溶性化合物催化臭氧分解废水中污染物，在CN 101717146 A公开了一种催化臭氧氧化水处理的方法，包括步骤：(1)控制含有有机物的废水的pH在0.5～3.5，加入过氧化氢和含有Ti⁴⁺的可溶性化合物，搅拌溶解得到混合溶液；所述的有机物选自下列一种或任意几种的组合：乙酸、苯乙酮、草酸、甲苯；所述废水中含有的有机物、H₂O₂、Ti⁴⁺的投料质量比为1：0.05～2.0：0.01～0.5；(2)将步骤(1)所得混合溶液加入臭氧反应器中，并通入臭氧进行降解反应。该发明中采用的含有Ti⁴⁺的可溶性化合物主要为硫酸氧钛或四氧化钛，在pH 0.5～3.5范围内可达到较好催化效果。但所适用的pH值范围较窄，效率提高并不明显，同时采用的Ti⁴⁺/H₂O₂为一次性耗品，不可能重复利用，会引起反应后的钛离子回收及对水体二次污染等问题。因此高效催化臭氧氧化水处理的方法仍需继续探索。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有技术中臭氧氧化水处理方法的臭氧利用率低、pH使用范围窄的问题，提供一种高催化活性，pH适用范围广的钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法。