公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种微波催化剂降解含酚废水的方法，包括：(1)制备微波催化剂：在活性炭上负载过渡金属氧化物;(2)形成固液混合物：在含酚废水中放入一定量的步骤(1)制备的微波催化剂;(3)微波辐照：所述固液混合物在微波场辐照下进行微波催化氧化反应降解含酚有机物。采用本发明的技术方案，能够极大的提高降解效率，且处理时间大大缩短，操作简单易行，投资和运行成本低，占地面积少，降解彻底，可降解有机废水的浓度范围广，能够连续规模处理，易于工业化生产，无二次污染，适用于印染、造纸、化工、制药等行业中有机废水的处理。
权利要求书
1.一种微波催化降解含酚废水的方法，包括如下步骤：
(1)制备微波催化剂：在活性炭上负载过渡金属氧化物;
(2)微波催化剂与废水混合：采用微波催化剂均匀的悬浮在废水中、 废水均匀流经微波催化剂悬浮床层或填装有微波催化剂的固定床组 成的微波催化剂反应床层两种方式中的一种实现微波催化剂与废水 混合，形成固液混合液;
(3)微波催化氧化降解：采用微波对固液混合液进行辐照2-60分钟， 使固液混合液发生催化氧化反应降解含酚有机物。
2.如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 所述的金属氧化物为金属钛、铁、铜、锰的氧化物中的一种或多种。 3、如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 在活性炭上负载的金属氧化物为活性炭质量的1-10%。
3.如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 所述的活性炭经过除杂处理，包括对活性炭进行水洗，煮沸，干燥步 骤。
4.如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 含酚废水的浓度为50-1000mg/L。
5.如权利要求1所述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水 的方 法，其特征在于含酚有机物与微波催化剂的质量比为1∶2-450。
6.如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 微波辐照的功率为200-800瓦。
7.如权利要求1所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 将微波催化剂填充在微波反应管中组成微波催化反应床层，对废水进 行连续处理。
8.如权利要求9所述的微波催化降解含酚废水的方法，其特征在于 微波催化反应床层含有至少两段微波催化剂反应床层。
说明书
一种微波催化降解含酚废水的方法
技术领域
本发明涉及一种微波催化剂降解含酚废水的方法。
背景技术
随着经济的发展，环境负担也日益沉重，尤其是水体环境。有机 废水色度深、难生化降解、成分复杂。这些有机污染物流入水体中， 水资源受到严重的污染，且对人体有潜在的危险性。从环境和人类健 康两方面考虑，有机废水在排放前，必须经过处理。因此开发一种高 效、经济的废水处理方法迫在眉捷。
酚类化合物是化工行业中主要的中间体，特别是在农药、医药和 染料行业内。但因其毒性对生物及环境的危害，因此被美国环保署列 入了129种优先控制污染物中。酚类化合物例如4-硝基苯酚(PNP) 是化工行业中主要的中间体，在农药、医药和染料行业内，因其毒性 对生物及环境的危害大。苯酚废水也是被美国环保署列入了129种优 先控制的污染物。处理苯酚等含酚废水的方法种类很多，例如生物法、 吸附法、光催化法、超临界水氧化、超声催化氧化、湿式催化氧化法 等。以上传统方法存在反应时间长，处理浓度低，操作条件繁杂等实 际问题。例如生物法，处理时间长，不能完全降解废水中的污染物， 吸附法不能降解污染物，只是将它们的状态进行转移，光催化法降解 只适合低浓度有机废水的处理，且处理时间长。超声降解处理时间长， 降解效率低。湿式催化氧化法反应时间长，可处理低浓度废水、经济 损耗大等问题在工业应用中未能充分利用。微波辅助光催化降解法， 其实质是用微波辅助的方式强化光催化的效果，仍然没有完全脱离光 催化，在一定程度上，可缩短反应时间，但不能处理高浓度有机废水。 因此需要开发一种新型的，高效的，环境友好的处理含酚废水技术。 近十几年来，微波技术因其能显著提高反应速度，降低能耗等优点， 被广泛运用于化工行业，如分子筛制备、纳米材料制备、有机合成等。 随着微波技术的广泛应用，废水、废气等课题也逐渐引入微波技术。 Huan H等(Microwave induced catalytic degradation of crystal violet in nanonickel dioxide suspensions.J，Hazard， Mater.,2010,173(1-3)：393-400)利用微波诱导催化降解技术(MICD) 处理结晶紫废水溶液，经过5min处理结晶紫去除率可达到97%，矿 化率达到81%。姚燕等(Removal of ammonia-nitrogen in wastewater by microwave radiation and modified activated carbon.Chemical Reaction Engineering and Technology(China)(化学反应与工 艺)，2011,27(6)：556-561)在处理氨氮废水的过程中引入了微波技术， 去除率可达到95%以上。Teh-Long Lai等(High efficiency degradation of 4-nitrophenol by microwave-enhanced catalytic method[J]Journal of Hazardous Materials，185(2011)366-372.)利用微波强化催化降解 (MECD)方法应用于处理4-硝基苯酚废水，在反应前鼓入空气以增 加反应液氧含量，通过微波辐照降解4-硝基苯酚，氧化镍催化剂的晶 格氧参与了反应，氧可补充晶格氧进行氧化反应，并讨论认为微波具 有强化催化作用和微波可能诱导产生了一些氧活性基团或羟基自由 基。赵德明等(Degradation of phenol in water by microwave-assisted chlorine dioxide oxidation.Journal of Chemical Industry and Engineering (China)(化工学报)，2011,62(7)：2020-2025)报道“微波辅助二氧化氯 氧化降解苯酚”的研究，认为微波对二氧化氯氧化具有增强作用或协 同效应，微波可促进苯酚降解。张国宇等(Microwave-Induced Catalytic Oxidation Process for Treatment of Phenol in Water with Fe2O3/Al2O3 Catalyst.Chinese Journal of Catalysis(China)(催化学 报)，2005,26(7)：597-601.)用H2O2氧化剂微波诱导Fe2O3/Al2O3催化 剂催化氧化苯酚。目前研究较多的是通过添加氧化剂例如二氧化氯、 H2O2对酚类化合物氧化降解，利用微波辅助、微波强化或微波诱导 等作用来处理降解含酚废水。使用微波催化剂用微波催化反应氧化降 解(MCROD)技术处理含酚废水的研究未见公开的报道。
发明内容
为了克服现有技术中存在的反应时间长，处理浓度低，操作条件 繁杂，采用氧化剂成本高等问题，本发明提出了一种新的降解含酚废 水的方法，采用本发明的方法，能够有效的解决现有技术中存在的问 题，且能够连续规模处理，易于大规模工业化处理。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种微波催化降解含酚废水的方法，包括如下步骤：
(1)制备微波催化剂：在活性炭上负载过渡金属氧化物;
(2)微波催化剂与废水混合：采用微波催化剂均匀的悬浮在废 水中、废水均匀流经微波催化剂悬浮床层或填装有微波催化剂的固定 床组成的微波催化剂反应床层两种方式中的一种实现微波催化剂与 废水混合，形成固液混合液;
(3)微波催化氧化降解：采用微波对固液混合液进行辐照2-60 分钟，使固液混合液发生催化氧化反应降解含酚有机物。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中所述的金属氧化物为 金属钛、铁、铜、锰的氧化物中的一种或多种。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中在活性炭上负载的金 属氧化物为活性炭质量的1-10%。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中所述的活性炭经过除 杂处理，包括对活性炭进行水洗，煮沸，干燥步骤。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中含酚废水的浓度为 50-1000mg/L。
上述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方法，其中含酚 有机物与微波催化剂的质量比为1∶2-450。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中微波辐照的功率为 200-800瓦。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中将微波催化剂填充在 微波反应管中组成微波催化反应床层，对废水进行连续处理。
上述的微波催化降解含酚废水的方法，其中微波催化反应床层含 有至少两段微波反应管。
采用本发明的方法，具备如下优点：
1、微波催化反应氧化降解技术处理废水降解效率高，4-硝基苯 酚降解率≥99%，苯酚降解率≥99%;而一般光催化技术降解率 85%-95%;
2、微波催化反应氧化降解技术使用微波催化剂;不会受废水浑 浊影响;光催化技术使用光催化剂，一般为粉末，废水浑浊使光催化 效率降低;
3、微波催化反应氧化降解技术可处理高浓度难处理的有机废 水，光催化技术一般处理废水浓度低;
4、微波催化反应氧化降解技术不使用其它试剂;光催化技术常 常使用一些辅助试剂例如H2O2等才能达到较理想的效果;
5、微波催化反应氧化降解技术降解为无污染的二氧化碳和水， 无二次污染。
综上，采用本发明的技术方案，能够极大的提高降解效率，且处 理时间大大缩短，操作简单易行，投资和运行成本低，占地面积少， 降解彻底，可降解有机废水的浓度范围广，能够连续规模处理，易于 大规模工业化处理，无二次污染，适用于印染、造纸、化工、制药等 行业中有机废水的处理。
