專利名稱：浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除水源水中有機(jī)物的方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國水源水中有機(jī)物污染日益嚴(yán)重，現(xiàn)有的水處理工藝去除污染物的功能有限，對(duì)水中有機(jī)物的去除效果效果不好，操作復(fù)雜，成本較高，在處理過程中可能造成二次污染甚至帶來毒性更大的污染，很難適應(yīng)現(xiàn)在越來越復(fù)雜的水質(zhì)狀況和更加嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，難以保證飲用水的安全。高級(jí)氧化技術(shù)是在臭氧化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是利用在氧化過程中產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基氧化分解水中的有機(jī)污染 物。但是目前有些高級(jí)氧化技術(shù)成本高，操作復(fù)雜，有機(jī)物去除率低于80%，甚至有些還處于試驗(yàn)階段，無法大規(guī)模推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的飲用水處理方法中高級(jí)氧化技術(shù)成本高，操作復(fù)雜和有機(jī)物去除率低的問題，而提供浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法。本發(fā)明中的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的—、天然浮石的預(yù)處理取粒徑為0. 01 V- nTlOmm的天然浮石,放入裝有蒸懼水的容器中，在功率為IOOW 200W的條件下，超聲清洗2次，每次15mirT25min，超聲清洗后的天然浮石再用去離子水沖洗3次，接著在40°C 65°C條件下將其烘干；二、浮石負(fù)載羥基氧化鐵的制備將經(jīng)步驟一清洗后的天然浮石放入鐵鹽溶液中浸泡得到混合液，保持溫度為60°C 10(TC的條件下，用磁力攪拌器對(duì)此混合液進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為100rpnTl50rpm,在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為I. 0mol/L 3. Omol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為11. 5^12. 5，得到絮狀的鐵氧化物沉淀，將含鐵氧化物沉淀的混合液靜置3tT6h，然后在60°C 80°C進(jìn)行活化處理后，將此混合液過濾，保留固相物質(zhì)，用蒸餾水將此固相物質(zhì)沖洗兩遍，干燥后得到浮石負(fù)載羥基氧化鐵，其中鐵鹽溶液為三氯化鐵溶液、硫酸鐵溶液、硝酸鐵溶液或磷酸鐵溶液，鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. Imol/L^O. 3mol/L，堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，堿性溶液的摩爾濃度為I. Omol/L 3. Omol/L ；三、浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物向催化臭氧化反應(yīng)器中投加步驟二獲得的浮石負(fù)載羥基氧化鐵，將待處理的水源水通入催化臭氧化反應(yīng)器中，同時(shí)通入臭氧，臭氧的通入量為0. 5mg/L 50mg/L,待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為lm/h 30m/h，與臭氧和浮石負(fù)載輕基氧化鐵的接觸時(shí)間為lmin"30min，流出催化臭氧化反應(yīng)器后的水就是去除了有機(jī)物的飲用水，其中浮石負(fù)載羥基氧化鐵與臭氧的重量比為200:(f 20)，催化臭氧化反應(yīng)器為循環(huán)式反應(yīng)器、連續(xù)式反應(yīng)器、非連續(xù)式反應(yīng)器或多級(jí)聯(lián)用反應(yīng)器。
本發(fā)明的有益效果如下I、本發(fā)明所述的方法操作簡單，負(fù)載羥基氧化鐵作為催化劑促進(jìn)水中臭氧分解，并產(chǎn)生大量的羥基自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中有機(jī)物的去除；2、本發(fā)明中負(fù)載羥基氧化鐵的浮石催化劑穩(wěn)定性好，活性高，不產(chǎn)生二次污染，從而保證出水水質(zhì)；3、本發(fā)明中負(fù)載羥基氧化鐵的浮石催化劑比表面積大，孔隙率高，強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，催化活性高，使用壽命長，再生方法簡單，來源容易，價(jià)格低廉，降低了水處理成本；4、本發(fā)明所述的方法對(duì)有機(jī)物的去除率高，為85% 90%，高于單獨(dú)臭氧化時(shí)有機(jī)物的去除率；5、本發(fā)明所述的方法是多相催化臭氧化技術(shù)，與其它高級(jí)氧化法相比，提高了臭氧利用率，是一種新型高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水處理技術(shù)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法按以下步驟進(jìn)行—、天然浮石的預(yù)處理取粒徑為0. 01 V- nTlOmm的天然浮石,放入裝有蒸懼水的容器中，在功率為100W 200W的條件下，超聲清洗2次，每次15mirT25min，超聲清洗后的天然浮石再用去離子水沖洗3次，接著在40°C 65°C條件下將其烘干；二、浮石負(fù)載羥基氧化鐵的制備將經(jīng)步驟一清洗后的天然浮石放入鐵鹽溶液中浸泡得到混合液，保持溫度為60°C 10(TC的條件下，用磁力攪拌器對(duì)此混合液進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為100rpnTl50rpm,在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為I. 0mol/L 3. Omol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為11. 5^12. 5，得到絮狀的鐵氧化物沉淀，將含鐵氧化物沉淀的混合液靜置3tT6h，然后在60°C 80°C進(jìn)行活化處理后，將此混合液過濾，保留固相物質(zhì)，用蒸餾水將此固相物質(zhì)沖洗兩遍，干燥后得到浮石負(fù)載羥基氧化鐵，其中鐵鹽溶液為三氯化鐵溶液、硫酸鐵溶液、硝酸鐵溶液或磷酸鐵溶液，鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. Imol/L^O. 3mol/L，堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，堿性溶液的摩爾濃度為I. Omol/L 3. Omol/L ；三、浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物向催化臭氧化反應(yīng)器中投加步驟二獲得的浮石負(fù)載羥基氧化鐵，將待處理的水源水通入催化臭氧化反應(yīng)器中，同時(shí)通入臭氧，臭氧的通入量為0. 5mg/L 50mg/L,待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為lm/h 30m/h，與臭氧和浮石負(fù)載輕基氧化鐵的接觸時(shí)間為lmin"30min，流出催化臭氧化反應(yīng)器后的水就是去除了有機(jī)物的飲用水，其中浮石負(fù)載羥基氧化鐵與臭氧的重量比為200:(f 20)，催化臭氧化反應(yīng)器為循環(huán)式反應(yīng)器、連續(xù)式反應(yīng)器、非連續(xù)式反應(yīng)器或多級(jí)聯(lián)用反應(yīng)器。本發(fā)明的有益效果如下I、本發(fā)明所述的方法操作簡單，負(fù)載羥基氧化鐵作為催化劑促進(jìn)水中臭氧分解，并產(chǎn)生大量的羥基自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中有機(jī)物的去除；
2、本發(fā)明中負(fù)載羥基氧化鐵的浮石催化劑穩(wěn)定性好，活性高，不產(chǎn)生二次污染，從而保證出水水質(zhì)；3、本發(fā)明中負(fù)載羥基氧化鐵的浮石催化劑比表面積大，孔隙率高，強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，催化活性高，使用壽命長，再生方法簡單，來源容易，價(jià)格低廉，降低了水處理成本；4、本發(fā)明所述的方法對(duì)有機(jī)物的去除率高，為85% 90%，高于單獨(dú)臭氧化時(shí)有機(jī)物的去除率；5、本發(fā)明所述的方法是多相催化臭氧化技術(shù)，與其它高級(jí)氧化法相比，提高了臭氧利用率，是一種新型高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水處理技術(shù)。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述天然浮石的粒徑為0. I u nT5mm，所述超聲為120W 180W。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述天然浮 石的粒徑為0. 5iinTlmm，所述超聲為140W 160W。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為I. 5mol/L 2. 5mol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為11. 8 12. 2。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為2mol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為12。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中所述鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. 15mol/L^0. 25mol/L,堿性溶液的摩爾濃度為I. 5mol/L^2. 5mol/L。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中所述鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. 2mol/L，堿性溶液的摩爾濃度為2mol/L。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟三中所述臭氧的通入量為5mg/L 30mg/L，待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為5m/tT25m/h，與臭氧和浮石負(fù)載羥基氧化鐵的接觸時(shí)間為5mirT25min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟三中所述臭氧的通入量為20mg/L，待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為15m/h，與臭氧和浮石負(fù)載羥基氧化鐵的接觸時(shí)間為15min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟三中所述浮石負(fù)載羥基氧化鐵與臭氧的重量比為200:15。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。為驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法按以下步驟進(jìn)行一、水源水中有機(jī)物含量的測(cè)定經(jīng)檢測(cè)水源水中有機(jī)物含量為0. lmg/L。
二、天然浮石的預(yù)處理取粒徑為0. 01 U nTlOmm的天然浮石IOOg放入裝有蒸餾水的容器中，在功率為150W的條件下，超聲清洗2次，每次20min，超聲清洗后的天然浮石再用去離子水沖洗3次，接著在60°C條件下將其烘干；三、浮石負(fù)載羥基氧化鐵的制備將清洗后的IOOg天然浮石放入500mL三氯化鐵溶液中浸泡得到混合液，保持溫度為80°C的條件下，用磁力攪拌器對(duì)此混合液進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為150rpm，在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為2. Omol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的PH值為12，得到絮狀的鐵氧化物沉淀，保持溫度為100°C的條件下，將含鐵氧化物沉淀的混合液靜置6h，然后再進(jìn)行一次活化處理后，將此混合液過濾，保留固相物質(zhì)，用蒸餾水將此固相物質(zhì)沖洗兩遍，干燥后得到浮石負(fù)載羥基氧化鐵；四、浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物實(shí)驗(yàn)中連續(xù)式反應(yīng)器催化臭氧化反應(yīng)器的容積為50L，向催化臭氧化反應(yīng)器中投加步驟二獲得的浮石負(fù)載羥基氧化鐵15g，將待處理的水源水通入催化臭氧化反應(yīng)器中，同時(shí)通入臭氧，臭氧的通入量為30mg/L,待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為25m/h，與臭氧和浮石負(fù)載羥基氧 化鐵的接觸時(shí)間為20min，流出催化臭氧化反應(yīng)器后的水就是去除了有機(jī)物的飲用水。經(jīng)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)一中得到飲用水有機(jī)物含量為0. 0lmg/L,有機(jī)物去除率為90%，明顯高于單獨(dú)臭氧化時(shí)有機(jī)物的去除率(低于80%)。
權(quán)利要求
1.浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于它是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的 一、天然浮石的預(yù)處理取粒徑為0.01 u nTlOmm的天然浮石，放入裝有蒸餾水的容器中，在功率為IOOW 200W的條件下，超聲清洗2次，每次15mirT25min，超聲清洗后的天然浮石再用去離子水沖洗3次，接著在40°C 65°C條件下將其烘干； 二、浮石負(fù)載羥基氧化鐵的制備將經(jīng)步驟一清洗后的天然浮石放入鐵鹽溶液中浸泡得到混合液，保持溫度為60°C 100°C的條件下，用磁力攪拌器對(duì)此混合液進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為IOOrpm 150rpm,在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為I. Omol/L 3. Omol/L的堿性溶液直至混合液的PH值為11. 5 12. 5，得到絮狀的鐵氧化物沉淀，將含鐵氧化物沉淀的混合液靜置3tT6h，然后在60°C 80°C進(jìn)行活化處理后，將此混合液過濾，保留固相物質(zhì)，用蒸餾水將此固相物質(zhì)沖洗兩遍，干燥后得到浮石負(fù)載羥基氧化鐵，其中鐵鹽溶液為三氯化鐵溶液、硫酸鐵溶液、硝酸鐵溶液或磷酸鐵溶液，鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. lmol/L^O. 3mol/L，堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，堿性溶液的摩爾濃度為I. 0mol/L^3. Omol/L ； 三、浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物向催化臭氧化反應(yīng)器中投加步驟二獲得的浮石負(fù)載羥基氧化鐵，將待處理的水源水通入催化臭氧化反應(yīng)器中，同時(shí)通入臭氧，臭氧的通入量為0. 5mg/L 50mg/L,待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為lm/tT30m/h,與臭氧和浮石負(fù)載輕基氧化鐵的接觸時(shí)間為lmirT30min,流出催化臭氧化反應(yīng)器后的水就是去除了有機(jī)物的飲用水，其中浮石負(fù)載羥基氧化鐵與臭氧的重量比為200: (f20)，催化臭氧化反應(yīng)器為循環(huán)式反應(yīng)器、連續(xù)式反應(yīng)器、非連續(xù)式反應(yīng)器或多級(jí)聯(lián)用反應(yīng)器。
2.如權(quán)利要求I所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟一中所述天然浮石的粒徑為0. I u nT5mm，所述超聲為120W 180W。
3.如權(quán)利要求I所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟一中所述天然浮石的粒徑為0. 5iim Imm,所述超聲為140W 160W。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟二中在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為I. 5mol/L 2. 5mol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為11. 8 12. 2。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟二中在攪拌的同時(shí)向此混合液中滴加摩爾濃度為2mol/L的堿性溶液直至混合液的pH值為12。
6.如權(quán)利要求4所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟二中所述鐵鹽溶液摩爾濃度為0. 15mol/L^0. 25mol/L，堿性溶液摩爾濃度為I.5mol/L 2. 5mol/L。
7.如權(quán)利要求4所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟二中所述鐵鹽溶液的摩爾濃度為0. 2mol/L，堿性溶液的摩爾濃度為2mol/L。
8.如權(quán)利要求6所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟三中所述臭氧的通入量為5mg/L 30mg/L，待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為5m/h 25m/h，與臭氧和浮石負(fù)載輕基氧化鐵的接觸時(shí)間為5min 25min。
9.如權(quán)利要求6所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟三中所述臭氧的通入量為20mg/L，待處理的水源水通過催化臭氧化反應(yīng)器的流速為15m/h，與臭氧和浮石負(fù)載羥基氧化鐵的接觸時(shí)間為15min。
10.如權(quán)利要求8所述的浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，其特征在于步驟三中所述浮石負(fù)載羥基氧化鐵與臭氧的重量比為200:15。
全文摘要
浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物的方法，它涉及去除水源水中有機(jī)物的方法，本發(fā)明要解決現(xiàn)有的飲用水處理方法中高級(jí)氧化技術(shù)成本高，操作復(fù)雜和有機(jī)物去除率低的問題。本發(fā)明通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)一、天然浮石的預(yù)處理；二、浮石負(fù)載羥基氧化鐵的制備；三、浮石負(fù)載羥基氧化鐵催化臭氧去除水源水中有機(jī)物。采用本發(fā)明所述方法具有低成本、操作簡單和有機(jī)物的去除率高的特點(diǎn)，本發(fā)明可以在水處理過程中使用。
文檔編號(hào)B01J23/78GK102701426SQ20121017675
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者孔艷麗, 沈吉敏, 陳忠林 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)