申请日2007.02.14
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C02F1/58; C02F101/36; C02F1/36; C02F1/78
摘要
本发明提供了一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，所述工艺是采用不锈钢超声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接触，在声波频率40kHz、声能密度50～150W/L、臭氧量10～30mg/L·h、pH8.0～8.2、槽内水力停留时间60～90min的工艺参数下，进行废水中氯苯酚的去除。本发明所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺有益效果主要体现在：通过对工艺参数的优化，达到能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚废水处理的目的，具有十分重大的市场开发前景。
权利要求书
1.一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，所述工艺是采用不锈钢超 声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接 触，在声波频率40kHz、声能密度50～150W/L、臭氧量10～30mg/L·h、 pH8.0～8.2、槽内水力停留时间60～90min的工艺参数下，进行废水 中氯苯酚的去除。
2.如权利要求1所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，其特征在 于所述氯苯酚为下列之一或其中两种或两种以上的混合物：①邻氯 苯酚，②对氯苯酚，③间氯苯酚，④2，4-二氯苯酚，⑤2，5-二氯苯 酚，⑥2，4，5-三氯苯酚，⑦2，4，6-三氯苯酚，⑧五氯苯酚。
3.如权利要求2所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，其特征在 于所述氯苯酚为对氯苯酚，在废水中浓度为30～250mg/L。
4.如权利要求1～3之一所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺， 其特征在于：所述工艺参数为：声波频率40kHz、声能密度100W/L、 臭氧量10mg/L·h，槽内水力停留时间60min。
5.如权利要求1所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺，其特征在 于所述工艺如下：处理对象为含对氯苯酚40～60mg/L的废水，采 用不锈钢反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水 接触，在声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h、 pH值8.0、槽内水力停留时间60min的工艺参数下，进行废水中对 氯苯酚的去除。
说明书
一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺
(一)技术领域
本发明涉及一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺。
(二)背景技术
含氯有机物在化工、石化、农药等生产中广泛使用，并以气态、液态 等形式排放至环境，产生“三致效应”。声、臭氧等高级氧化技术因具有良 好的环境兼容性，被称为是一类“环境友好”技术(Environmental friendly technology)，为含氯有机物的污染控制提供了广阔的前景，相关的研究和 应用已引起国内外同行的广泛关注，特别是联用氧化技术可以形成协同效 应，代表了高级氧化技术在此领域的一个发展趋势。
氯苯酚是一类对人体有毒害作用的污染物，广泛存在于多种工业废水 之中，被列为重点控制污染物类。由于其本身苯环结构和氯代原子的存在 而具有很强的毒性和抗降解能力，氯苯酚在天然界不易被氧化和水解，相 反，易通过食物链在动植物体内富积，对人体及动物产生致癌、致突变和 致畸效应。
目前应用于含氯苯酚废水的处理主要有物理法、化学氧化法以及生物 氧化法。其中物理法只适用于高浓度氯苯酚的回收;化学氧化法需要高温、 高压(如湿式氧化)，添加药剂(如Fenton试剂等)，投资大，处理成本高; 生物氧化法降解氯苯酚只适用于极低浓度，且用普通活性污泥法不能获得 满意的处理效果。综合上述分析，这些工艺的主要缺点是需添加化学药品， 设备要求高、操作烦琐、效率低及后处理复杂等。
臭氧氧化技术因臭氧氧化性强、反应速度快、通常情况下无二次污染 等优点，在饮用水消毒、工业废水处理等方面应用逐渐广泛。但臭氧在水 处理中低扩散率及高运行费用使其在废水处理中的应用受到限制。与其他 工艺联用提高臭氧的利用率(如超声氧化)，正成为一个热点(赵朝成， 油气田环境保护，2001，11(3)：26～29;石新军，2006，9(3)：51～55)。 众多研究表明，超声臭氧氧化技术存在明显的协同效应。超声空化效应下 臭氧快速分解产生强氧化性自由基是超声强化臭氧氧化能力的主要原因 (史惠祥，化工学报，2006，57(2)：390～396)。徐献文等(2005，J.Zhejiang SCI 6B(6))报道了声波频率22kHz、声能密度625W/L、臭氧量41.9mg/L·h 实验条件下，对对氯酚浓度46.22mg/L废水进行120min处理实验，对氯 酚去除效率78.78%、CODCr去除效率97.028%。这充分说明采用超声臭 氧技术能有效进行氯酚类废水处理，但采用的工艺条件经济性差、能耗高， 难以适合实际废水多组分场合。
(三)发明内容
本发明正是基于上述现状，从提高臭氧利用率、优化声波频率和声能 密度角度，提供一种能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚废水处理的超 声臭氧处理工艺。
为达到发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺工艺，所述工艺工艺是采用不 锈钢超声波反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接 触，在声波频率40kHz、声能密度50～150W/L、臭氧量10～30mg/L·h、 pH8.0～8.2、槽内水力停留时间60～90min的工艺参数下，进行废水中氯苯 酚的去除。
本处理工艺的原理为：在超声波作用下，臭氧被迅速分解，并释放出 O·自由基：
O3→O2+O·
O·+O3→2O2(副反应)
臭氧热解产生的O·在空化泡内与水蒸气反应产生·OH
O·+H2O→2·OH
与此同时，水蒸气在空化泡内热解产生·OH
H2O→·OH+·H
上述产生的·OH在空化泡气液界而相互结合成H2O2
2·OH→H2O2
形成的·OH基团和H2O2均具有强氧化性，尤其是·OH基团氧化电极 电位高达2.80V，比O3(2.07V)高35%，氧化能力仅次于氟;另外，该 基团具有高电负性(亲电性)，其电子亲和能为569.3kJ，容易进攻高电子 云密度点。H2O2氧化电极电位1.76V。因此，·OH基团和H2O2可以起到双 协同作用，实现对污染物的深度氧化分解，进而达到处理目的。
以二氯苯酚、三氯苯酚为例，彻底氧化分解反应为：
C6H4Cl2+28·OH+2e→6CO2+16H2O+2Cl-
C6H3Cl3+27·OH+3e→6CO2+15H2O+3Cl-
2C6H4Cl2+28H2O2+4e→12CO2+32H2O+4Cl-
2C6H3Cl3+27H2O2+6e→12CO2+30H2O+6Cl-
由上可知，在超声臭氧氧化体系中，臭氧均被迅速分解，且1mol O3 可产生2mol·OH，而在单独臭氧氧化体系中，1mol O3只产生1mol·OH。 因此，超声臭氧氧化体系存在协同效应主要是由臭氧在空化泡中热解产生 更多的·OH引起的。
所述氯苯酚为下列之一或其中两种或两种以上的混合物：①邻氯苯 酚，②对氯苯酚，③间氯苯酚，④2，4-二氯苯酚，⑤2，5-二氯苯酚，⑥2，4，5- 三氯苯酚，⑦2，4，6-三氯苯酚，⑧五氯苯酚。
优选的，所述氯苯酚为对氯苯酚，在废水中浓度为30～250mg/L。
进一步，所述工艺参数为：声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭 氧量10mg/L·h，槽内水力停留时间60min。
具体的，所述工艺如下：处理对象为含对氯苯酚40～60mg/L的废水， 采用不锈钢反应槽，臭氧通过固定在反应槽底面的微孔扩散器与废水接 触，在声波频率40kHz、声能密度100W/L、臭氧量10mg/L·h、pH值8.0、 槽内水力停留时间60min的工艺参数下，进行废水中对氯苯酚的去除。
本发明所述的超声臭氧处理含氯苯酚废水的工艺有益效果主要体现 在：通过对工艺参数的优化，达到能耗低、去除效率高、适合实际氯苯酚 废水处理的目的，对氯酚去除效率非常高，达90%以上，具有十分重大 的市场开发前景。
