申请日2018.02.06
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号C02F1/72; C02F1/28; C02F101/34
摘要
本发明属于含酚废水处理技术领域，为了解决现有催化湿式氧化处理含酚废水时存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率慢，催化速率慢，产物不易移走等问题，提供了一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置，含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。该过程具有处理量大，设备体积小，实现了吸附和降解一体化，极大的降低了传统湿式氧化法中的传质阻力和催化速率较低等问题，本发明适用于处理各种含酚废水，如焦化废水和气化废水等。
权利要求书
1.一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。
2.根据权利要求1所述的一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：所述填料为普通鲍尔环、丝网、拉西环、波纹中的任意一种;所述吸附剂为活性炭、氧化铝、二氧化铈、沸石和分子筛中的任意一种，吸附剂用量为5-100 g/l;所述催化剂为贵金属铂、过渡金属铁、铜，稀土金属铈中的任意一种，催化剂的用量为0.1-10 wt%;所述氧化剂为气相氧化剂或液相氧化剂，气相氧化剂为5-100 mg/l的臭氧、氧气或者空气中的任意一种，其中氧气分压为0.1-5 MPa;液相氧化剂为浓度27.5%-80%，1-50 mM/L 的H2O2。
3.根据权利要求1所述的一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：所述含酚废水的浓度为100-1000 mg/L，在超重力旋转填料床中的喷淋密度为0.5-3.0 m3/m2/h;超重力因子为5-100。
4.实现权利要求1至3任一所述的一种超重力催化湿式氧化含酚废水方法的装置，其特征在于：结构包括与电机(1)相连接的超重力旋转填料床(2)，超重力旋转填料床(2)内设转子(2.1)，转子(2.1)上连接液体分布器(3)，转子(2.1)上向外设置填料层(4.1)和反应层(4.2)，填料层(4.1)上填充填料，反应层(4.2)上设负载催化剂的吸附剂;转子(2.1)与电机(1)的转轴连接，超重力旋转填料床(2)上设进液口(2.2)、出液口(2.3)，进液口(2.2)通过液泵(5)连接储液槽(6)，液泵(5)与进液口(2.2)之间设有液体流量计(7);出液口(2.3)连接储液槽(6);超重力旋转填料床(2)一侧设进气口(2.4)，进气口(2.4)连接气体发生器(8)。
5.根据权利要求4所述的实现超重力旋转填料床催化湿式氧化含酚废水方法的装置，其特征在于：所述催化剂在反应层上的负载区域为圆环形，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的二十分之一到四分之三。
说明书
一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置
技术领域
本发明属于含酚废水处理技术领域，具体涉及一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置。
背景技术
含酚废水由于其具有高的致毒性，被列为重点解决的有害废水之一。已有多名研究者在超重力环境下采用活性炭作为吸附剂进行有害物质的脱除，并取得了显著效果，然而其存在吸附剂需要进一步脱附，工艺过程较为复杂等缺点。而重力场下催化湿式氧化过程中存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率和催化速率较慢、产物不易移走等问题。目前针对超重力环境下的催化湿式氧化尚属空白。
发明内容
本发明为了解决现有催化湿式氧化处理含酚废水时存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率慢，催化速率慢，产物不易移走等问题，提供了一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置，一方面利用超重力强化液体分子在吸附剂表面的吸附和催化转化;另一方面，液体不断地清洗高速旋转的吸附剂表面，使得反应产物不断的分离，从而促进含酚物质的降解。
本发明由如下技术方案实现的：一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。
所述填料为普通鲍尔环、丝网、拉西环、波纹中的任意一种，所述吸附剂为活性炭、氧化铝、二氧化铈、沸石和分子筛中的任意一种，吸附剂用量为5-100 g/l;所述催化剂为贵金属铂、过渡金属铁、铜，稀土金属铈中的任意一种，催化剂的用量为0.1-10 wt%;所述氧化剂为气相氧化剂或液相氧化剂，气相氧化剂为5-100 mg/l的臭氧、氧气或者空气中的任意一种，其中氧气分压为0.1-5 MPa;液相氧化剂为浓度27.5%-80%，1-50 mM/L 的H2O2。
所述含酚废水的浓度为100-1000 mg/L，在超重力旋转填料床中的喷淋密度为0.5-3.0 m3/m2/h;超重力因子为5-100。
实现上述超重力催化湿式氧化含酚废水方法的装置，结构包括与电机相连接的超重力旋转填料床，超重力旋转填料床内设转子，转子上连接液体分布器，转子上向外设置填料层和反应层，填料层上填充填料，反应层上设负载催化剂的吸附剂;转子与电机的转轴连接，超重力旋转填料床上设进液口、出液口，进液口通过液泵连接储液槽，液泵与进液口之间设有液体流量计;出液口连接储液槽;超重力旋转填料床一侧设进气口，进气口连接气体发生器。所述催化剂在反应层上的负载区域为圆环形，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的二十分之一到四分之三。
催化剂均匀的负载到吸附剂表面，负载区域为圆环形状，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的二十分之一到四分之三，其可以根据废水的浓度和氧化剂的选择等灵活调节其范围，可以有效的提高催化剂的利用率，降低催化剂的成本。其他区域填充普通的填料，可以有效的完成液体的进一步的微元化。
当使用本发明所述装置和方法处理含酚废水时，含酚废水从储液槽中经过液泵进入超重力旋转填料床内部，在液体分布器的作用下完成初始分布，随后在转子的带动下，含酚废水的液滴被剪切成细小的液滴、液丝和液膜，随后吸附在吸附剂表面，与此同时与气体发生器产生的氧化剂混合，在催化剂的作用下完成催化转化，在此过程中吸附和催化过程得到强化。同时，液体不断冲洗高速旋转的吸附剂表面，有助于反应产物的移除，从而促进含酚废水的净化。
超重力催化湿式氧化技术是利用强大的超重力场将液体剪切成微小的液体单元来强化催化湿式氧化过程一种新型废水处理技术。超重力可以有效的强化液体分子在吸附剂表面的吸附，有助于其扩散，进而加快催化反应速率，使得设备体积大幅度减小并且可以连续化生产。同时在超重力旋转填料(负载催化剂的吸附剂)上将吸附和催化二者有效的耦合，可以实现苯酚吸附降解的一体化，不必再进行脱附，此外，液体不断地冲洗高速旋转的催化剂表面，有利于反应产物地及时移走，极大的降低了传统湿式氧化法中的传质阻力和催化速率较低等问题，同时避免了超重力吸附过程中需要进一步脱附造成的工艺路线长，吸附效率不高等问题。
本发明与现有技术相比具有如下特点：在超重力环境下实现了吸附和催化的耦合，实现了苯酚的降解一体化，提高了苯酚的降解率。高速旋转的吸附剂表面被液滴不断清洗，有助于反应产物的移走，具有较高的降解率。处理物料的范围广，可以用于焦化废水和气化废水等过程。
