申请日2013.09.18
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号C02F1/72
摘要
本发明属于水处理技术领域，涉及利用零价金属催化剂强化催化微米气泡爆破产生羟基自由基去除印染废水中特征污染物的方法。一种利用微米气泡去除印染废水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选用能产生10um——200um直径气泡的微米气泡发生装置;(2)将污染物放入所述微米气泡发生装置的水箱中，调节pH范围为酸性。(3)水箱中加入直径300-500nm的零价纳米金属催化剂。该工艺在催化条件下能够产生大量羟基自由基，从而实现对污染物的降解。
权利要求书
1.一种利用微米气泡去除印染废水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选用能产生10um——200um直径气泡的微米气泡发生装置;
(2)将污染物放入所述微米气泡发生装置的水箱中，调节pH范围为酸性;
(3)待所述微米气泡发生装置生成的微米气泡较稳定后，水箱中加入直径300-500nm的零价纳米金属催化剂。
说明书
利用微米气泡去除印染废水中特征污染物的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及利用零价金属催化剂强化催化微米气泡爆破产生羟基自由基去除印染废水中特征污染物的方法。
背景技术
微米气泡(MO，microbubble)作为一种新型的水处理工艺，已开始被应用于水处理领域去除水中污染物[1]。微米气泡一般是指直径小于50μm的气泡，其与普通大气泡在外部形态上最大的差别在于微米气泡具有自我收缩并最终在水下消失的趋势，而普通气泡在水中会迅速上升至水面处破裂[2]。在微米气泡自我收缩的过程中，内部压力随直径的减小而升高[3]，在收缩消失的最终阶段将产生局部高温高压点，从而促使羟基自由基的产生(·OH)[2]。然而，这种空气微米气泡自然破灭的方法生成的羟基自由基量较少，不能满足环境领域中降解有机污染物的应用需求。利用催化剂催化微米气泡的方法可以有效促进空气微米气泡爆破产生·OH的量[4, 5]，从而提高该种技术对特定污染物的降解效果。
然而现有的微米气泡催化技术使用的催化剂效能仍然较低，催化产生的羟基自由基量仍然有待提高。纳米零价金属具有区别于一般零价金属的优点，并在一些环境领域实现了一定程度的应用，然而利用纳米金属催化微米气泡爆破的方法之前并未有过研究。
[参考文献]
[1] Agarwal A., Ng W. J., Liu Y. Principle and applications of microbubble and nanobubble technology for water treatment. Chemosphere, 2011, 84 (9): 1175-80.
[2] Takahashi M., Chiba K., Li P. Free-radical generation from collapsing microbubbles in the absence of a dynamic stimulus. Journal of Physical Chemistry B, 2007, 111 (6): 1343-1347.
[3] Takahashi M., Kawamura T., Yamamoto Y., et al. Effect of shrinking microbubble on gas hydrate formation. Journal of Physical Chemistry B, 2003, 107 (10): 2171-2173.
[4] Li P., Takahashi M., Chiba K. Enhanced free-radical generation by shrinking microbubbles using a copper catalyst. Chemosphere, 2009, 77 (8): 1157-1160.
[5] Li P., Takahashi M., Chiba K. Degradation of phenol by the collapse of microbubbles. Chemosphere, 2009, 75 (10): 1371-1375.
发明内容
本发明的目的是提供一种水处理用的新型高级氧化工艺，该工艺在此种催化条件下能够产生大量羟基自由基，从而实现对污染物的降解。
为了达到以上目的，本发明给出的工艺技术方案是：
一种利用微米气泡去除印染废水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选用能产生10um——200um直径气泡的微米气泡发生装置;
所述微米气泡发生装置是由水箱、气液混合水泵、微米气泡喷头部件组成，其结构设计和工作原理在本领域属于已有技术，不是本发明技术方案对现有技术的贡献之处。
(2)将污染物放入所述微米气泡发生装置的水箱中，调节pH范围为酸性。
(3)待所述微米气泡发生装置生成的微米气泡较稳定后，水箱中加入直径300-500nm的零价纳米金属催化剂。微米气泡的尺寸小，上浮速度慢，在水泵的作用下，微米气泡随水流流动。在此过程中，遇到周围压力骤增，体积将急剧缩小甚至爆破溃灭。微米气泡爆破时，气液界面突然消失，周围环境剧烈变化产生的化学能促使羟基自由基的生成，零价纳米金属可以降低反应的活化能，提高羟基自由基的生成效率。
进一步说明，步骤(3)所述的零价纳米金属催化剂，为纳米金属或纳米双金属。有效的催化剂种类有零价纳米铁，零价纳米铜，零价锌，零价纳米铁/铜，零价纳米铁/锌，零价纳米铁/钯，零价纳米铁/钌、零价纳米铜/钯，零价纳米铜/钌。
本发明首次公开利用纳米零价金属作为催化剂有效强化微米气泡爆破产生羟基自由基的数量，大大缩短对污染物降解反应时间并且降低反应条件，提高反应效率。
