一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法。包括生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)處理、調(diào)質(zhì)處理，制備的生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液加入紫外光催化反應(yīng)器，再加入1?10g/L的氧化劑，并通入0.1?0.8MPa的壓縮空氣進(jìn)行曝氣攪拌，再通過(guò)微波激發(fā)無(wú)極紫外燈產(chǎn)生紫外光，在微波、紫外光、催化劑及氧化劑的協(xié)同作用下對(duì)生物質(zhì)懸漿或廢水中生物質(zhì)實(shí)施催化預(yù)處理。本發(fā)明通過(guò)采用微波無(wú)極紫外光催化劑體系中催化裂解、光催化氧化、均相催化氧化等多種作用同時(shí)發(fā)生，反應(yīng)效率高，且可以通過(guò)控制預(yù)處理?xiàng)l件控制氧化階段，使處理后生物質(zhì)適于微生物利用，具有綠色環(huán)保。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)降解技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素和木質(zhì)纖維素原料和廢物是最為常見(jiàn)來(lái)源廣泛的可再生生物質(zhì)原料，常規(guī)的預(yù)處理方法包括化學(xué)試劑法、機(jī)械法和酶學(xué)法。Elshafei A.等人(B1resource Tech.(1991)35:73-80)實(shí)用NaOH預(yù)處理玉米秸桿.Kim，T和Y Lee(B1resource Tech，(2005)96:2007-2013)使用大量氨水預(yù)處理玉米秸桿。
[0003]有機(jī)廢水也是一種生物質(zhì)源，隨著工業(yè)發(fā)展，污染物排放量日漸增加，而且所排放出的廢水大部分都是成分復(fù)雜的高濃度難生物降解的物質(zhì)，給生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)了一定程度的危害。對(duì)這類(lèi)廢水，常規(guī)處理工藝效果不佳或成本較高，處理出水TOC仍不能達(dá)標(biāo)，直接外排造成環(huán)境污染及水資源浪費(fèi)。
[0004]因此，針對(duì)難降解的生物質(zhì)提供了一種采用紫外光照射預(yù)處理的方法，通過(guò)該方式可以有效地進(jìn)行難降解生物質(zhì)的預(yù)處理，該方式無(wú)額外污染，不受外界因素的影響，過(guò)程簡(jiǎn)單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，通過(guò)采用微波無(wú)極紫外光催化劑體系中催化裂解、光催化氧化、均相催化氧化等多種作用同時(shí)發(fā)生，解決了現(xiàn)有的難降解的生物質(zhì)處理成本高，處理復(fù)雜問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明為一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，包括如下步驟，
[0008]a生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)處理:將秸桿、稻草、蔗渣、水生植物、動(dòng)物糞便或垃圾生物質(zhì)通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎成I cm-1 Ocm的長(zhǎng)度、通過(guò)烘干機(jī)溫度控制在40 °C進(jìn)行烘干、再次粉碎、過(guò)10-20目篩，制得生物質(zhì)粉料;有機(jī)廢水通過(guò)混凝、吸附或膜截留方式將有機(jī)物進(jìn)行濃縮富集，富集后有機(jī)廢水的TOC濃度為1000-10000mg/L;
[0009]b調(diào)質(zhì)處理:取步驟a中前處理制得的生物質(zhì)粉料用水配制為生物質(zhì)懸漿，其中生物質(zhì)粉料濃度為10g/L-100g/L;廢水濃縮液則直接取用，用H2S04及Ca(0H)2調(diào)節(jié)生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液的pH至3.0-8.0；
[0010]c將步驟b中制備的生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液加入紫外光催化反應(yīng)器中，分別稱(chēng)取1-20g/L的紫外光催化劑及1-20g/L的吸波材料，加入生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液中；
[0011 ] d再加入l-10g/L的氧化劑，并通入0.1-0.8MPa的壓縮空氣進(jìn)行曝氣攪拌；
[0012]e紫外光催化反應(yīng)器中裝有2-12個(gè)無(wú)極紫外燈，微波頻率為950-2450MHZ，微波的功率為400-800W，開(kāi)啟微波，催化預(yù)處理時(shí)間為0.5h-2h，微波激發(fā)無(wú)極紫外燈產(chǎn)生紫外光，在微波、紫外光、催化劑及氧化劑的協(xié)同作用下對(duì)生物質(zhì)懸漿或廢水中生物質(zhì)實(shí)施催化預(yù)處理，生物質(zhì)懸漿轉(zhuǎn)化為還原糖及有機(jī)酸，廢水中有機(jī)物部分礦化為二氧化碳和水，部分轉(zhuǎn)化為可生化性較好的有機(jī)酸。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟a中混凝劑為硫酸鐵、硫酸銅、聚合硫酸鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁中的一種或其混合物;吸附劑包括硅藻土、膨潤(rùn)土或活性炭。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟d中氧化劑包括雙氧水、臭氧、ClO2中的一種或其混合物。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟c中吸波材料選用活性炭或鐵氧體。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟e中無(wú)極紫外燈為填充Hg及Ar的無(wú)極紫外燈，無(wú)極紫外燈管材料為透明石英管，該無(wú)極紫外燈通過(guò)微波能激發(fā)產(chǎn)生紫外光。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]1、本發(fā)明對(duì)生物質(zhì)預(yù)處理時(shí)間短、條件溫和:微波能夠大大加速反應(yīng)速率，可以產(chǎn)生熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較好的處理效果，較常規(guī)處理方法時(shí)間縮短2/3以上，用固體酸催化劑替代常規(guī)液態(tài)酸，對(duì)設(shè)備腐蝕小，條件溫和。
[0019]2、高效廉價(jià):微波無(wú)極紫外光催化劑體系中催化裂解、光催化氧化、均相催化氧化等多種作用同時(shí)發(fā)生，反應(yīng)效率高，且可以通過(guò)控制預(yù)處理?xiàng)l件控制氧化階段，使處理后生物質(zhì)適于微生物利用。先對(duì)廢水中有機(jī)物進(jìn)行濃縮后再處理，大大提高微波系統(tǒng)的處理量，降低整體成本，且混凝劑、吸附劑能夠兼起微波無(wú)極紫外光催化劑的作用，經(jīng)微波無(wú)極紫外光催化處理后循環(huán)利用。
[0020]3、綠色環(huán)保:某些有機(jī)廢棄物富含大量有機(jī)碳，經(jīng)過(guò)微波無(wú)極紫外光催化預(yù)處理后轉(zhuǎn)化為可為微生物利用的碳源物質(zhì)，供給微生物產(chǎn)能，不僅解決了廢棄物的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)解決了微生物系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源問(wèn)題，用于廢水預(yù)處理可取代厭氧產(chǎn)酸過(guò)程，提高后步好氧生化處理負(fù)荷和處理能力符合節(jié)能減排的要求。
[0021]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本實(shí)施例的一個(gè)具體步驟為:
[0024](I)按照質(zhì)量百分配比稱(chēng)量所述的有效成分包括過(guò)渡金屬氧化物MxOy0.1Kg(10%)、Ce020.15Kg(15%)、Zr020.2Kg(20%)、γ-A12030.2Kg(20% )、Ti020.2Kg(20% )、粘土Si020.15Kg(15 % )，其中過(guò)渡金屬氧化物MxOy為CuO;
[0025](2)將工序(I)中稱(chēng)量好粉料混合后，再與水混合加入濕式球磨罐球磨，粉料與水的質(zhì)量配比為1:1混合后加入濕式球磨罐并控制轉(zhuǎn)速100r/min，球磨10h，使之混合均勾；
[0026](3)取出混合后粉料在60°C條件下干燥，加入占粉料質(zhì)量百分配比5%的粘合劑甲基纖維素后，磨細(xì)過(guò)40目篩得到粉體，在壓片機(jī)上壓片成型，壓片成型壓力1MPa;
[0027](4)在60°C條件下干燥成型壓片1h;將干燥后的成型壓片放在馬弗爐中，在450°C條件下煅燒活化5h;冷卻后粉碎過(guò)10-40目篩，即制成所述的微波紫外光催化處理生物質(zhì)催化劑。
[0028](5)將秸桿進(jìn)行分揀、切割、50°C烘干、粉碎、過(guò)10-20目篩，制得生物質(zhì)粉料;將秸桿粉料與水配制為懸漿，粉料濃度為1(^/1，取該懸漿51^，用!12304及0&(0!02調(diào)節(jié)懸漿的？!1至 3.0;
[0029](6)將上述工序制備的秸桿懸漿加入微波無(wú)極紫外光催化反應(yīng)器中，分別稱(chēng)取10g/L實(shí)施例1所制備的微波無(wú)極紫外光催化劑及l(fā)g/L的活性碳，加入懸漿中；
[0030](7)再加入5g/L的H202，并通入0.1MPa的壓縮空氣進(jìn)行曝氣攪拌；
[0031]微波反應(yīng)器中裝有7個(gè)無(wú)極紫外燈，微波頻率為2450MHz，微波的功率為800W，開(kāi)啟微波，催化預(yù)處理時(shí)間為lh，微波激發(fā)無(wú)極紫外燈產(chǎn)生紫外光，在微波、紫外光、催化劑及氧化劑的協(xié)同作用下對(duì)生物質(zhì)懸漿實(shí)施催化預(yù)處理。
[0032]以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，其特征在于:包括如下步驟， a生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)處理:將秸桿、稻草、蔗渣、水生植物、動(dòng)物糞便或垃圾生物質(zhì)通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎成I cm-1 Ocm的長(zhǎng)度、通過(guò)烘干機(jī)溫度控制在40 °C進(jìn)行烘干、再次粉碎、過(guò)10-20目篩，制得生物質(zhì)粉料;有機(jī)廢水通過(guò)混凝、吸附或膜截留方式將有機(jī)物進(jìn)行濃縮富集，富集后有機(jī)廢水的TOC濃度為1000-10000mg/L; b調(diào)質(zhì)處理:取步驟a中前處理制得的生物質(zhì)粉料用水配制為生物質(zhì)懸漿，其中生物質(zhì)粉料濃度為10g/L-100g/L;廢水濃縮液則直接取用，用H2S04及Ca(0H)2調(diào)節(jié)生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液的pH至3.0-8.0； c將步驟b中制備的生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液加入紫外光催化反應(yīng)器中，分別稱(chēng)取1-20g/L的紫外光催化劑及1-20g/L的吸波材料，加入生物質(zhì)懸漿或廢水濃縮液中；d再加入l-10g/L的氧化劑，并通入0.1-0.8MPa的壓縮空氣進(jìn)行曝氣攪拌；e紫外光催化反應(yīng)器中裝有2-12個(gè)無(wú)極紫外燈，微波頻率為950-2450MHZ，微波的功率為400-800W，開(kāi)啟微波，催化預(yù)處理時(shí)間為0.5h-2h，微波激發(fā)無(wú)極紫外燈產(chǎn)生紫外光，在微波、紫外光、催化劑及氧化劑的協(xié)同作用下對(duì)生物質(zhì)懸漿或廢水中生物質(zhì)實(shí)施催化預(yù)處理，生物質(zhì)懸漿轉(zhuǎn)化為還原糖及有機(jī)酸，廢水中有機(jī)物部分礦化為二氧化碳和水，部分轉(zhuǎn)化為可生化性較好的有機(jī)酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟a中混凝劑為硫酸鐵、硫酸銅、聚合硫酸鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁中的一種或其混合物;吸附劑包括硅藻土、膨潤(rùn)土或活性炭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟d中氧化劑包括雙氧水、臭氧、ClO2中的一種或其混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟c中吸波材料選用活性炭或鐵氧體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難降解生物質(zhì)的紫外光催化預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟e中無(wú)極紫外燈為填充Hg及Ar的無(wú)極紫外燈，無(wú)極紫外燈管材料為透明石英管，該無(wú)極紫外燈通過(guò)微波能激發(fā)產(chǎn)生紫外光。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK105967474SQ201610437534
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】方許
【申請(qǐng)人】安徽新生力生物科技有限公司