專利名稱：一種有機溶劑中臭氧氧化處理2,4-二氯苯酚廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法，更具體的說是一種在有機溶劑 中臭氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法。
背景技術：
隨著我國城市化和工業(yè)化進程的加速，地下水、地表水以及生活用水等水體的污 染越來越嚴重，水體污染與防治已成為普遍關注的重要課題。人們一方面采用環(huán)境友好的 和綠色的化學合成路線等方法從源頭和根本上減少污染，另一方面，針對新形勢下的水環(huán) 境污染，如何建立高效、經(jīng)濟、清潔、徹底地去除水中污染物的新方法也正在成為國內(nèi)外關 注的熱點。經(jīng)過科學家們的共同努力與實踐，目前針對水中的重金屬、固體懸浮物(SS)、可 生化降解有機污染物(B0D)、氮、磷等污染物的處理技術日趨完善。但對于污染水體中難于 生物降解、易于生物富集和具有“三致”作用的低濃度有毒有機污染物，或一些新型有機污 染物的處理，因其在水中含量低，難于富集和降解，直接制約處理水的回用，目前還缺乏十 分有效的方法和技術，故研究和開發(fā)更有效的特殊污染物控制的新原理、新技術和新方法 是迫在眉睫的問題。針對低濃度難降解有毒有機污染物處理而言，高級氧化水處理技術(AOTs)以氧氣 或其它綠色高氧化性物質(如分子氧、臭氧或雙氧水等)為氧化劑，是一類非常理想的有毒 有機污染物控制新方法，在控制和消除水體中難降解有毒有機物方面顯示出十分誘人的應 用前景，近年來日益受到人們的關注。在高級氧化處理技術研究中，國內(nèi)外研究多集中在以分子氧為基礎的(光)化學氧 化法、活化雙氧水為基礎的(光)化學氧化法、臭氧為氧化劑的(光)化學氧化法等。在以分 子氧為基礎的(光)化學氧化法水處理技術中，具有高效率的光催化劑及其固定技術成為制 約該技術應用推廣的關鍵?；罨p氧水為基礎的(光)化學氧化法主要針對高濃度、難降解、 有毒有害的有機污染物處理方面有較大的優(yōu)勢，但基于i^enton反應只能在酸性介質中進 行(pH < 3)，對于環(huán)境中廣泛存在的合成有機燃料，則用該方法很難降解，需研究和開發(fā)能 活化H2A的催化劑。臭氧為氧化劑的(光)化學氧化法因其臭氧在水相中低的溶解度、不穩(wěn) 定性、有機物降解不徹底、耗能高等局限性，在水污染控制方面受到很大的限制，因此，針對 臭氧法在水處理應用的局限性，打破常規(guī)水處理模式，研究和開發(fā)新型臭氧化反應體系已 成為國內(nèi)外關注的熱點。截至目前，在絕大多數(shù)報道中，均采用水/有機溶劑兩相氧化反應體系，且多使用 直鏈全氟代烷烴(如FC40，F(xiàn)C77等)作為有機相，而使用全氟萘烷(C10F18)溶劑作為有機相 的研究還少見報道。全氟萘烷(C10F18)是一種全氟代環(huán)烷烴，具有化學惰性、熱穩(wěn)定性、密 度大、在室溫下能大量溶解多種氣體、有較寬的沸點范圍、無毒甚至作為人造血漿的主要成 分，已作為環(huán)境友好材料廣泛使用，但作為載臭氧有機溶劑并用于水體中低濃度有毒有機 污染物的臭氧氧化降解還沒見報道。研究結果表明一般的臭氧氧化水處理裝置只適用于較高濃度的有機廢水，且受水
3體自由基抑制的存在影響較大，一般僅用于水體消毒處理。對于難降解低濃度的有毒有機 廢水采用常規(guī)的臭氧或臭氧一生物處理很難達到處理要求，通常通入大量的臭氧或延長氧 化時間，這樣大大提高了運行費用。單一臭氧水處理裝置，能耗較大，而且只能處理易降解 的有機物(如苯酚等)或作為其他處理方法的后續(xù)消毒處理。對于臭氧一生物活性碳處理 系統(tǒng)，可針對水體中的低濃度有毒有機物的降解，但活性碳表面吸附性能受水質影響較大， 活性碳再生困難，對于難降解有毒有機物物需要特殊的生物降解菌群，而且活性受環(huán)境影 響較大，特別是對于含有高鹽廢水，根本無法使用該處理系統(tǒng)，是制約實際工程應用的主要 障礙。因此，開發(fā)成本低、效率高的低濃度難降解有毒有機物水處理方法和工藝，也正是 當前解決低濃度難降解有毒有機廢水的發(fā)展趨勢和有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術問題
針對臭氧在水相(單相)中溶解度低、穩(wěn)定性差、缺少選擇性氧化、中間產(chǎn)物較多和臭氧 利用率偏低等問題，本發(fā)明提出一種有機溶劑中臭氧氧化處理2，4-二氯苯酚廢水的方法， 能有效且經(jīng)濟凈化工業(yè)有機污染物、實現(xiàn)工業(yè)化應用的活性炭捕集-有機溶劑洗脫同時臭 氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法。2.本發(fā)明的技術方案
原理本方法處理2，4- 二氯苯酚廢水的反應過程主要由兩部分組成采用活性炭從 水相中吸附-捕集2，4- 二氯苯酚，當活性炭吸附飽和后，可更換新的活性炭柱繼續(xù)進行吸 附廢水處理，吸附飽和的活性炭自然重力浙水后，采用丙酮水溶液(含丙酮50%以下，體積 比)進行外循環(huán)方式脫附處理，同時在脫附過程中通入臭氧，形成水/固/液三相體系，曝 氣和脫附同時進行，2，4- 二氯苯酚在丙酮水溶液或活性炭表面進行臭氧氧化降解，一般曝 氣-脫附時間為20 30min，臭氧氧化反應時間一般為20 30min。丙酮水溶液和經(jīng)脫附 后的活性炭循環(huán)使用，少量流失的有機溶劑通過添加丙酮溶劑補給。含殘余臭氧的尾氣經(jīng) 泵前投加方式進入正在吸附工作的活性炭柱進行分解處理后排入大氣。從應用實際角度考 慮，與水相比，臭氧在丙酮水溶液中有較高的溶解度(為水中溶解度的10倍左右)和穩(wěn)定性， 且對水中2，4- 二氯苯酚具有高的選擇氧化性，從而使臭氧的利用率大大提高。本發(fā)明的技術方案如下
一種有機溶劑中臭氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法，在吸附柱中，使用活性炭為 吸附劑，對于濃度小于500mg/L的2，4-二氯苯酚廢水，進行萃取富集處理，當活性炭吸附飽 和后，進行自然重力浙水，采用丙酮水溶液進行外循環(huán)脫附-臭氧氧化處理。使用重量百分比濃度為低于50%丙酮水溶液作為脫附液。2，4-二氯苯酚在丙酮水 溶液進行臭氧氧化降解，丙酮水溶液循環(huán)使用，少量流失通過添加丙酮水溶液補給。臭氧和丙酮水溶液同時與吸附飽和的活性炭接觸，形成水/固/液三相體系，曝氣 和脫附同時進行，曝氣-脫附時間為20 30min，臭氧氧化反應時間為20 30min。含殘余臭氧尾氣通過泵前投加方式進入正在吸附處理的活性炭柱，進行吸附-分 解處理后達標排入大氣。可根據(jù)處理水量大小以及2，4- 二氯苯酚濃度來確定采用間歇吸 附或連續(xù)吸附操作、活性炭柱的大小和多少、臭氧發(fā)生器的規(guī)格、活性炭柱中丙酮水溶液使用量、臭氧氧化及脫附反應時間。3.有益效果
本發(fā)明提供一種有機溶劑中臭氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法，首次提出了一 種全新的有機溶劑中臭氧快速氧化降解2，4- 二氯苯酚廢水的方法。在該處理2，4- 二氯苯 酚體系中，在同等條件下，與傳統(tǒng)水/氣兩相臭氧氧化反應體系相比，臭氧投加量減少1/2 以上，反應時間縮短2/3以上，有毒有機物總去除率達到90%以上，且出水水質穩(wěn)定。本發(fā)明工藝具有高效、低耗處理低濃度2，4- 二氯苯酚廢水的優(yōu)點，處理成本低， 實際工程中操作方便，易于控制，很容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因而具有較大的推廣應用價值， 前景十分廣闊。本發(fā)明也可應用于多苯環(huán)芳香族化合物、有機磷或有機氮農(nóng)藥、鹵代芳烴 類、酚類(苯酚、氯酚、對硝基酚)等的臭氧氧化降解，這些化合物廣泛存在于國內(nèi)化工、醫(yī) 藥、電子、食品等重點行業(yè)廢水或城市再生水中。


圖1是本發(fā)明處理2，4- 二氯苯酚廢水工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明可采用普通活性炭吸附柱(或塔)，對含低濃度2，4- 二氯苯酚(小于500mg/ L)進行吸附捕集-有機溶劑脫附/臭氧氧化降解，可根據(jù)處理水量大小、以及2，4- 二氯苯 酚濃度來確定采用間歇吸附或連續(xù)吸附操作、活性炭柱的大小和多少、臭氧發(fā)生器的規(guī)格、 活性炭柱中丙酮水溶液使用量、臭氧氧化(脫附)反應時間。若處理水中SS濃度高于20mg/ L時須進行預處理后(如微濾處理等)，達到10mg/L以下，再采用本發(fā)明方法進行處理。本 方法廢水中的含鹽量應低于500mg/L。實施例1
使用常用的活性炭吸附柱(或塔)，其裝置連接溶劑脫附系統(tǒng)。被處理的有機廢水為 2，4- 二氯苯酚廢水，水量低于20m3/d，濃度為10mg/L以下，臭氧發(fā)生器為3. Og/h。在活性 炭吸附柱中對含2，4- 二氯苯酚廢水進行吸附處理，間歇對吸附飽和的活性炭進行脫附/臭 氧氧化。吸附飽和的活性炭自然重力浙水后，采用丙酮水溶液(含丙酮50%以下，體積比)外 循環(huán)脫附/臭氧氧化同時進行處理，氧化反應時間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙 酮水溶液返回儲液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過泵前投加進入正在吸附處理的活性炭柱， 進行完全吸附-分解后，排入大氣。丙酮水溶液和活性炭循環(huán)使用。2，4-二氯苯酚去除率 可達到90%以上。實施例2
使用常用的活性炭吸附柱(或塔)，其裝置連接溶劑脫附系統(tǒng)。被處理的有機廢水為 2，4- 二氯苯酚廢水，水量低于20m3/d，濃度為100mg/L以下，臭氧發(fā)生器為5. 0g/h。在活性 炭吸附柱中對含2，4-二氯苯酚廢水進行吸附處理，間歇對吸附飽和的活性炭進行脫附/臭 氧氧化。吸附飽和的活性炭自然重力浙水后，采用丙酮水溶液(含丙酮50%以下，體積比)外 循環(huán)脫附/臭氧氧化同時進行處理，氧化反應時間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙 酮水溶液返回儲液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過泵前投加進入正在吸附處理的活性炭柱， 進行完全吸附-分解后，排入大氣。丙酮水溶液和活性炭循環(huán)使用。2，4-二氯苯酚去除率可達到90%以上。實施例3
使用普通的活性炭吸附柱(或塔)，其裝置連接溶劑脫附系統(tǒng)。被處理的有機廢水為 2，4- 二氯苯酚廢水，水量大于20m3/d，濃度為100mg/L以下，臭氧發(fā)生器為8. Og/h。在 活性炭吸附柱中對含2，4-二氯苯酚廢水進行吸附處理，通過更換活性炭柱方法連續(xù)對含 2，4- 二氯苯酚廢水進行吸附處理，間歇對吸附飽和的活性炭進行脫附/臭氧氧化。吸附飽 和的活性炭自然重力浙水后，采用丙酮水溶液(含丙酮50%以下，體積比)外循環(huán)脫附/臭 氧氧化同時進行處理，氧化反應時間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙酮水溶液返 回儲液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過泵前投加進入正在吸附處理的活性炭柱，進行完全吸 附-分解后，排入大氣。丙酮水溶液和活性炭循環(huán)使用。2，4-二氯苯酚去除率可達到90% 以上。實施例4
使用普通的活性炭吸附柱(或塔)，其裝置連接溶劑脫附系統(tǒng)。被處理的有機廢水為 2，4- 二氯苯酚廢水，水量小于20m3/d，濃度為500mg/L以下，臭氧發(fā)生器為10. Og/h。在 活性炭吸附柱中對含2，4- 二氯苯酚廢水進行吸附處理，通過更換活性炭柱方法連續(xù)對含 2，4- 二氯苯酚廢水進行吸附處理，間歇對吸附飽和的活性炭進行脫附/臭氧氧化。吸附飽 和的活性炭自然重力脫水后，采用丙酮水溶液(含丙酮50%以下，體積比)外循環(huán)脫附/臭 氧氧化同時進行處理，氧化反應時間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙酮水溶液返 回儲液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過泵前投加進入正在吸附處理的活性炭柱，進行完全吸 附-分解后，排入大氣。丙酮水溶液和活性炭循環(huán)使用。2，4-二氯苯酚去除率可達到90% 以上。
權利要求
1.一種有機溶劑中臭氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法，其特征在于在吸附柱中， 使用活性炭為吸附劑，對于濃度小于500mg/L的2，4-二氯苯酚廢水，進行萃取富集處理，當 活性炭吸附飽和后，進行自然重力浙水，采用丙酮水溶液進行外循環(huán)脫附-臭氧氧化處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的處理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其特征在于使用重量百分比 濃度為低于50%丙酮水溶液作為脫附液。
3.根據(jù)權利要求2所述的處理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其特征在于2，4- 二氯苯酚 在丙酮水溶液進行臭氧氧化降解，丙酮水溶液循環(huán)使用，少量流失通過添加丙酮水溶液補
4.根據(jù)權利要求廣3中任一項所述的處理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其特征在于臭氧 和丙酮水溶液同時與吸附飽和的活性炭接觸，形成水/固/液三相體系，曝氣和脫附同時進 行，曝氣-脫附時間為20 30min，臭氧氧化反應時間為20 30min。
5.根據(jù)權利要求廣3中任一項所述的處理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其特征在于含殘 余臭氧尾氣通過泵前投加方式進入正在吸附處理的活性炭柱，進行吸附-分解處理后達標 排入大氣。
6.根據(jù)權利要求廣3中任一項所述的處理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其特征在于根 據(jù)處理水量大小以及2，4-二氯苯酚濃度來確定采用間歇吸附或連續(xù)吸附操作、活性炭柱 的大小和多少、臭氧發(fā)生器的規(guī)格、活性炭柱中丙酮水溶液使用量、臭氧氧化及脫附反應時 間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機溶劑中臭氧氧化處理2,4-二氯苯酚廢水的方法，屬于有機廢水處理領域。在吸附柱中，使用活性炭為吸附劑，對于濃度小于500mg/L的2,4-二氯苯酚廢水，進行萃取富集處理，當活性炭吸附飽和后，進行自然重力瀝水，采用丙酮水溶液進行外循環(huán)脫附-臭氧氧化處理。含殘余臭氧尾氣進入正在吸附處理的活性炭柱，進行吸附-分解處理后排入大氣。本發(fā)明所使用丙酮水溶液和活性炭可循環(huán)利用，在同等條件下，與傳統(tǒng)反應體系相比，臭氧投加量減少1/2以上，反應時間縮短2/3以上，2,4-二氯苯酚總去除率達90%以上，且出水水質穩(wěn)定。本發(fā)明具有高效、低耗處理的優(yōu)點，在實際工程中操作方便，易于控制，很容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C02F1/78GK102134133SQ20111010390
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月25日
發(fā)明者尚鳴, 朱怡蘋, 李小榮, 李時銀, 王國祥 申請人:南京師范大學