公布日：2022.03.11
申请日：2022.02.14
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，包括步骤：向废水中加入过硫酸盐，搅拌设定时长，直至过硫酸盐溶解；将废水的pH值调控到设定范围；将加入过硫酸盐并且经过pH值调节的废水先经过外部热源进行预热活化反应；将废水温度保持在预热温度设定时长；向进行预热活化反应后的废水中加入水热催化剂，进行催化氧化反应。本发明的有益效果是：本发明通过热活化过硫酸盐快速产生硫酸根自由基，将难降解有机物进行快速的断链处理，再利用热态下加快了催化氧化的反应速度，同时在铝基、碳基、硅基等大比表面积催化剂的作用下的强吸附和催化的有机结合，加速了水中有机物的降解和矿化。
权利要求书
1.一种水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、向废水中加入过硫酸盐，搅拌设定时长，直至过硫酸盐溶解；过硫酸盐的加药量M与进出水有机物浓度差∆TOC的比例为（6：1）～（12:1）；步骤2、检测步骤1所得已加入过硫酸盐的废水的pH，检测已加入过硫酸盐的废水中二氧化硅或硅酸根离子的含量、COD值或TOC值、钙离子含量、镁离子含量和碳酸根离子含量；调整已加入过硫酸盐的废水的pH值，将废水的pH值调控到设定范围；调控废水的pH值至4～11；步骤3、将加入过硫酸盐并且经过pH调节的废水先经过外部热源进行预热活化反应；将废水温度保持在预热温度设定时长；外部热源进行预热活化反应的温度为60℃～120℃，预热活化反应的压力为0.02Mpa～0.2Mpa；将废水温度保持在预热温度10～30min；步骤4、向进行预热活化反应后的废水中加入水热催化剂，进行催化氧化反应；水热催化剂包括铁、钴、镍、锰、铜和银的金属氧化物负载的铝基催化剂、铝碳基催化剂、铝硅基催化剂、碳基催化剂、碳硅基催化剂、陶基催化剂和硅基催化剂。
2.根据权利要求1所述水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于：步骤2中调控废水的pH值至5～10。
3.根据权利要求1所述水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于：步骤3中外部热源进行预热活化反应的温度为65℃～100℃，预热活化反应的压力为0.025MPa～0.1MPa；将废水温度保持在预热温度10～25min。
4.根据权利要求1所述水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于：步骤3中外部热源为热蒸气或电加热器；若选用热蒸气作为外部热源，则热蒸气的流量和温度由预活化水流量和水温决定；若选用电加热器作为外部热源，则电加热器的功率取决于预活化的水流量和水温。
5.根据权利要求2所述水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于：步骤3中预热活化反应出水的水温和压力由预活化出口的TOC决定。
6.根据权利要求1所述水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，其特征在于：步骤4中催化氧化反应的温度为60℃～120℃，催化氧化反应的压力为0.02Mpa～0.2Mpa；催化氧化反应的时间为30min～90min。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法。
这种水热过硫酸盐催化氧化高效降解废水有机物的方法，包括以下步骤：
步骤1、向废水中加入过硫酸盐，搅拌设定时长，直至过硫酸盐溶解；
步骤2、检测步骤1所得已加入过硫酸盐的废水的pH值，检测已加入过硫酸盐的废水中二氧化硅或硅酸根离子的含量、COD值或TOC值、钙离子含量、镁离子含量和碳酸根离子含量；调整已加入过硫酸盐的废水的pH值，将废水的pH值调控到设定范围；
步骤3、将加入过硫酸盐并且经过pH值调节的废水先经过外部热源进行预热活化反应；将废水温度保持在预热温度设定时长；热活化的自由基产生的化学反应方程为：
S2O8-2+heat2SO4-
步骤4、向进行预热活化反应后的废水中加入水热催化剂，进行催化氧化反应。
作为优选，步骤1中过硫酸盐的加药量由废水中有机物含量及处理后出水有机物浓度来确定，有机物含量用化学耗氧量COD或总有机碳TOC来计算；过硫酸盐的加药量M与进出水有机物浓度差∆TOC的比例为（5：1）～（15:1）；对过硫酸盐和废水的混合物搅拌10～25min。
作为优选，步骤2中调控废水的pH值至4～11。
作为优选，步骤1中过硫酸盐的加药量M与进出水有机物浓度差∆TOC的比例为（6：1）～（12:1）；步骤2中调控废水的pH值至5～10。
作为优选，步骤3中外部热源进行预热活化反应的温度为60℃～120℃，预热活化反应的压力为0.02Mpa～0.2Mpa；将废水温度保持在预热温度10～30min。
作为优选，步骤3中外部热源进行预热活化反应的温度为65℃～100℃，预热活化反应的压力为0.025MPa～0.1MPa；将废水温度保持在预热温度10～25min。
作为优选，步骤3中外部热源为热蒸气或电加热器；若选用热蒸气作为外部热源，则热蒸气的流量和温度由预活化水流量和水温决定；若选用电加热器作为外部热源，则电加热器的功率取决于预活化的水流量和水温。
作为优选，步骤3中预热活化反应出水的水温和压力由预活化出口的TOC决定。
作为优选，步骤4中水热催化剂包括铁、钴、镍、锰、铜和银的金属氧化物负载的铝基催化剂、铝碳基催化剂、铝硅基催化剂、碳基催化剂、碳硅基催化剂、陶基催化剂和硅基催化剂；催化剂的填充量根据进水的有机污染物浓度和期望出水的有机物含量差、处理流量、停留时间综合后确定，也可以根据实际水样进行的实验结果来确定。
作为优选，步骤4中催化氧化反应的温度为60℃～120℃，催化氧化反应的压力为0.02Mpa～0.2Mpa；催化氧化反应接触时间根据进出水COD去除率、进水COD、催化剂的粒径和填充量、处理流量等综合考虑确定；催化氧化反应的时间为30min～90min。
本发明的有益效果是：本发明的方法用于处理高含盐量难降解的有机废水；本发明将加入过硫酸盐的有机废水先经过很少的外部热源进行热活化，保持在预热温度，再进行硫酸盐热催化氧化，可以大幅度提高水中溶解性有机物的降解效率；
通过热活化过硫酸盐快速产生硫酸根自由基，将难降解有机物进行快速的断链处理，再利用热态下加快了催化氧化的反应速度，同时在铝基、碳基、硅基等大比表面积催化剂的作用下的强吸附和催化的有机结合，加速了水中有机物的降解和矿化；
在不同组合条件下，废水TOC去除率可以达到50～95%不等；本发明是一种针对不同进水TOC含量，根据实际需要和能耗自由组合反应条件，从而使废水在温和的反应条件下，在较短的时间内就能高效地达到目标去除含量；本方法可在工程中实施，操控方便。
（发明人：秦刚华;刘春红;高强生;徐颜军;祁志福;董莹;卓佐西;蒋书涵;胡晨晖）
