專利名稱：半燒水鎂石在臭氧化凈水中的應用及其方法
半燒水鎂石在臭氧化凈水中的應用及其方法技術(shù)領域.本發(fā)明屬于環(huán)境水處理方法與技術(shù)領域，涉及一種礦物半燒水鎂石在臭氧化凈水中 技術(shù)中的應用及其方法，通過在臭氧化曝氣裝置中加入天然水鎂石礦的煅燒產(chǎn)物半燒 水鎂石，提高臭氧化降解有機污染物效率。
背景技術(shù)：
臭氧的氧化性極強，其氧化還原電位為2.07。正是由于它的強氧化性，人們提出 了臭氧化降解有機污染物的概念。但是臭氧在降解苯酚等芳香類有機物時，產(chǎn)生的小 分子酸等副產(chǎn)物會抑制臭氧分子在水體中的分解，從而導致水體的COD值仍舊維持在一 個較高的的范圍；同時某些難降解的苯環(huán)類有機物(比如硝基苯、苯胺等)通過臭氧 直接氧化難以達到較好的降解效果。為了進一步提高臭氧化的效率和進一步降低水體 的COD值，人們提出了催化臭氧化進程，即是在臭氧化過程中在水體中加入催化劑，以 達到促進有機物降解的目的[(l) B. Kasprzyk-Hordern， M. Zi61ek and J. Nawrocki， Appl. Catal. B: Environ. 46 (2003) 639. (2) B. Legube, N. Karpel Vel Leitner, Catal. Today 53 (1999) 61]。常用的催化劑主要有金屬離子、金屬氧化物和活性炭 多孔材料等。然而，從實際應用的角度出發(fā)，目前使用的催化劑仍然存在許多不盡人 意的地方。比如金屬離子容易帶來二次污染的問題，氧化物催化劑又需要分離且成本 較高，活性炭吸附太嚴重需要分離重新處理。天然堿性礦物以其資源豐富、成本低而 受到關注。目前，天然堿性礦物在水處理中的應用仍不多見。本發(fā)明正是為了使臭氧 化凈水技術(shù)能真正得到應用，將廉價的半燒水鎂石應用到臭氧化凈水技術(shù)中，獲得了 一種實用性強的去除水中有機污染物的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對廢水中難降解的有機污染物物(比如硝基苯、苯胺、苯酚 等)以及降解過程中產(chǎn)生的小分子有機酸等會抑制臭氧化效率的現(xiàn)象，提出通過添加 天然的堿性礦物水鎂石在一定溫度下的煅燒產(chǎn)物一一半燒水鎂石，使水體的pH值調(diào)至
10 — 11之間，從而促進水中臭氧分解產(chǎn)生更多自由基，同時也消除了有機物降解過程 中產(chǎn)生的小分子酸對水體的酸化產(chǎn)生的抑制作用，最終達到提高臭氧化降解有機物的 效率的目的。 本發(fā)明的技術(shù)方案為半燒水鎂石在臭氧化處理有機廢水中的應用方法，其特征是 將天然水鎂石置于一定溫度下煅燒一定時間后，得到產(chǎn)物半燒水鎂石；將得到的半燒 水鎂石加入臭氧化裝置(比如瓶、池、塔、罐等)中，攪拌使分散均勻，然后通臭氧。 上述方法中，用來制備半燒水鎂石的水鎂石為天然礦物，其粒徑為小于等于100目。 上述方法中，制備半燒水鎂石時的煅燒溫度為400-700 °C。 上述方法中，制備半燒水鎂石的煅燒時間為2-6小時。上述方法中，在臭氧化降解有機廢水的裝置中加入的半燒水鎂石的質(zhì)量為裝置中有機廢水質(zhì)量的O. 1%-5°%。上述方法中，用求進行臭氧化處理的有機廢水中有機物污染物的含量為1 mg/L-1000 mg/1。本發(fā)明的優(yōu)點1.充分利用天然礦物資源。2.半燒水鎂石的加入對臭氧化降解硝基 苯等難降解有機物有明顯的促進效果，當用于降解苯酚時，通臭氧60min時體系中苯 酚和COD的去除率分別可達到100%和90%;當用于降解硝基苯和苯胺時，通臭氧120 min時水體中兩種有機污染物幾乎完全去除。3.該方法簡單實用，成本低廉，而且鎂 離子在水中不會產(chǎn)生二次污染。


圖1為實施例1所得半燒水鎂石的XRD圖。圖2為實施例2中苯酚濃度在單獨臭氧化(a)和半燒水鎂石催化臭氧化(b)下的降 解曲線圖。圖3為實施例2中水體COD值在單獨臭氧化(a)和半燒水鎂石催化臭氧化(b)下的 去除曲線圖。圖4為實施例3中硝基苯濃度在單獨臭氧化(a)和半燒水鎂石催化臭氧化(b)下的 降解曲線圖。 圖5為實施例4中苯胺濃度在單獨臭氧化(a)和半燒水鎂石催化臭氧化(b)下的降 解曲線圖。
具體實施方式
下面通過具體實例進一步說明本發(fā)明半燒水鎂石的制備及作為催化劑在臭氧化降解水 體中難降解有機污染物中的應用。實施例l.半燒水鎂石的制備方法先將天然水鎂石樣品粉碎研磨至100目，然后將得到的粉末樣品至于馬弗爐中，在500 °C下煅燒6小時，就得到本發(fā)明中所用的催化劑半燒水鎂石。實施例2.半燒水鎂石催化臭氧化降解水體中苯酚 — 先取苯酚(分析純)溶解于蒸餾水中，配制而成的初始濃度為100 mg* 1/'，初始COD 值為227.0 mg， L —'的模擬廢水；然后分別取兩份120ml模擬溶液， 一份單獨通臭氧， 一份加入0.5 g半燒水鎂石(實施例1中制備得到的)攪拌均勻后通臭氧，并隔一段 時間取水樣分析水體中苯酚含量和水體COD值。其中所通的臭氧流量為5ml/min，氣 流中臭氧濃度為18.4mg/L。水溶液中苯酚含量用高效液相色譜(HPLC， SHIMADZU) 測定，色譜柱為C-18-AR-II waters (4.6X250 mm， COSMOSIL)，流動相采用甲醇/ 水=0.5/0.5，流速為1 ml/min，檢測器為紫外可見吸收檢測器(SPD-10A UV-Vis Detector, SHIMADZU)，檢測波長為210 nm。水溶液的COD值是用國家標準重絡酸鉀 法(GB11914—89)測定的。臭氧濃度通過碘量滴定法標定。實施例3.半燒水鎂石催化臭氧化降解水體中硝基苯先取硝基苯(分析純)溶解于蒸餾水中，配制而成的初始濃度為100 rag* 1/'的模擬 廢水。然后分別取兩份120ml模擬溶液， 一份單獨通臭氧， 一份加入0.5g半燒水鎂 石(實施例1中制備得到的)攪拌均勻后通臭氧，并定時隔一段時間取水樣分析水體 中硝基苯含量。其中所通的臭氧流量為5 ml/min，氣流中臭氧濃度為18. 4 ^g/L。水 溶液中硝基苯含量用高效液相色譜(HPLC, SHIMADZU)測定，色譜柱為C-18-AR-II waters (4. 6X250咖，COSMOSIL)，流動相采用甲醇/水=0. 5/0. 5，流速為1 ml/min，
檢測器為紫外可見吸收檢測器(SPD-10A UV-Vis Detector, SHIMADZU)，檢測波長為 266 nm。臭氧濃度通過碘量滴定法標定。實施例4.半燒水鎂石催化臭氧化降解水體中苯胺先取苯胺(分析純)溶解于蒸餾水中，配制而成的初始濃度為100 mg* L —'的模擬廢 水。然后分別取兩份120ml模擬溶液， 一份單獨通臭氧， 一份加入0.5g半燒水鎂石 (實施例l中制備得到的)攪拌均勻后通臭氧，并定時隔一段時間取水樣分析水體^ 苯胺含量。其中所通的臭氧流量為5 ml/min，氣流中臭氧濃度為18.4 mg/L。水溶液 中苯胺含量用高效液相色譜(HPLC， SHIMADZU)測定，色譜柱為C-18-AHI waters (4.6X250腿，C0SM0SIL)，流動相釆用甲醇/水=0. 5/0. 5，流速為1 ml/min，檢測器 為紫外可見吸收檢測器(SPD-10A UV-Vis Detector, SHIMADZU)，檢測波長為230，。 臭氧濃度通過碘量滴定法標定。
權(quán)利要求
1.半燒水鎂石在臭氧化降解廢水中有機污染物中的應用及其方法，其特征在于按照如下步驟進行(1)將天然水鎂石置于一定溫度下煅燒一定時間后，得到產(chǎn)物半燒水鎂石；(2)將得到的半燒水鎂石加入臭氧化降解有機污染物的裝置中，攪拌使分散均勻，然后通臭氧。
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的反應步驟，其特征是用來制備半燒水鎂石的水鎂石為天然礦物，其粒徑為小于等于100目。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的反應步驟，其特征是制備半燒水鎂石時的煅燒溫度為 400-900 °C。
4. 根據(jù)權(quán)利l所述的反應步驟，其特征是制備半燒水鎂石的煅燒時間為2-6小時。
5. 根據(jù)權(quán)利l所述的反應步驟，其特征是在臭氧化降解有機廢水的裝置中加入的半燒水鎂石的質(zhì)量為裝置中有機廢水質(zhì)量的O. 1 %-5 %。
6. 根據(jù)權(quán)利1所述的反應步驟，其特征是用來進行臭氧化處理的有機廢水中有機物污染物的含量為1 mg/L-1000 mg/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了半燒水鎂石在臭氧化凈水中的應用及其方法，目的在于提高臭氧化降解水中有機物的效率。其特征是，將天然堿性礦物水鎂石煅燒得到產(chǎn)物半燒水鎂石，然后用其作為催化劑加入臭氧化降解有機污染物(比如苯酚，硝基苯以及苯胺)的體系中，達到促進污染物降解的效果。本發(fā)明充分利用天然礦物資源，對臭氧化降解硝基苯等難降解有機物有明顯的促進效果，簡單實用，成本低廉，不會產(chǎn)生二次污染，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C02F1/78GK101157494SQ20071013157
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者坤 何, 琳 尹, 張愛民, 董玉明 申請人:南京大學