專利名稱：一種去除廢水中酚類有機污染物的方法
一種去除廢水中酚類有機污染物的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領域，具體地說，是一種去除廢水中酚類有機污染物的方法。
背景技術(shù)：
酚類化合物及其衍生物是常見的高毒性、難降解的有機化合物，可以通過皮膚、黏 膜以及呼吸道和消化道入侵人體，與細胞原漿中某些蛋白質(zhì)結(jié)合形成不溶性蛋白，使細胞 失活，對動物神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)均有毒害作用。含酚類化合物的廢水對農(nóng)作物 的生長也存在著極大的危害，如果用低濃度含酚類化合物的廢水灌溉農(nóng)田會使農(nóng)作物中含 有酚類物質(zhì)，引起農(nóng)作物的減產(chǎn)或枯死。此外，含酚類化合物的廢水對給水水源、水生生物 也有嚴重影響，酚類化合物的毒性能大大抑制水中微生物的生長速度，最終導致水中生態(tài) 平衡受到影響。因此，全世界對工業(yè)廢水中酚類化合物的排放標準都有嚴格的規(guī)定。我國 《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》規(guī)定，地面水中揮發(fā)性酚類化合物的最高容許濃度為10mg/m3，在 居住區(qū)大氣中，酚的一次最高容許濃度為0. 02mg/m3 ；規(guī)定含揮發(fā)性酚類化合物的廢水中， 酚類化合物最高容許排放濃度為500mg/m3。我國含酚廢水主要來源于焦化廠、煤氣廠、石油化工廠、樹脂廠、農(nóng)藥廠、制藥廠、 造紙廠以及酚類化工廠等。當前，含酚廢水的排放量日益增加、種類日益復雜，因而為了實 現(xiàn)工廠企業(yè)的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，急待開發(fā)操作簡便、經(jīng)濟合理的含酚 廢水處理方法。目前，工業(yè)上對含酚類化合物的廢水的處理技術(shù)主要有物理化學法、化學法和生 物化學法三大類。物化法是利用物理和化學兩種方法去除污染物質(zhì)的方法。因應用比較廣泛，近年 來發(fā)展很快，其主要方法有吸附法、萃取法、液膜法、氣提法等。吸附法是利用吸附劑處理 含酚類化合物的廢水，吸附劑本身可解吸、再生使用，酚類化合物也可以回收利用。萃取法 是利用酚類化合物在萃取劑及水中溶解度的不同，采用與水不相容的有機萃取劑從廢水中 將酚類化合物萃取出來。液膜法則是通過液膜的快速傳遞，同時進行萃取與反萃取，從而達 到分離與濃縮的目的。氣提法是根據(jù)揮發(fā)酚與水蒸氣形成共沸混合物，利用酚在兩相中的 平衡濃度差異，在強烈對流中揮發(fā)酚由水相轉(zhuǎn)為氣相，從而使廢水得以凈化，再用堿液洗滌 含酚蒸汽、回收粗酚。這其中，吸附法需要對廢水進行預處理，吸附飽和量較低，解吸較困 難，而且解吸物不易綜合利用，再生時損耗較大；萃取法去除率較低，成本較高，且使用的萃 取劑容易產(chǎn)生二次污染，只適合處理高濃度的含酚廢水；液膜法對操作技術(shù)要求高，且液膜 穩(wěn)定性不高；氣提法處理量小，而且消耗大量能源。化學法是利用化學物質(zhì)(一般為氧化劑)和酚類化合物之間發(fā)生化學反應來達到 去除酚類化合物的方法。在石油化工廢水的處理中，該方法效率高，得到了普遍的應用。常 用的化學方法有沉淀法、氧化法、電解法和光催化法等。沉淀法是在沸水中添加化學試劑， 使之與酚類化合物生成沉淀，方法簡單、經(jīng)濟但去除率較低，適用于高濃度含酚廢水的初步處理；氧化法是在廢水中添加氧化劑，使酚類化合物氧化分解，同時也氧化水中的還原性物 質(zhì)，此法去除率高，工藝簡單，沒有二次污染，但成本較高通常只用于低濃度含酚廢水的處 理；電解法是利用陽極的高電位及催化活性，產(chǎn)生羥基自由基一類的強氧化劑，從而降解廢 水中的酚類化合物，具有處理效率高、操作簡便、與環(huán)境兼容等優(yōu)點，但也存在能耗高，容易 引起副反應等缺點；光催化法是以二氧化鈦為主的半導體催化劑在光照的條件下生成具 有相當氧化還原活性的電子與空穴，降解水中的酚類化合物，該法具有降解速度快，無二次 污染，運行費用低等優(yōu)點，但此法對操作技術(shù)及半導體材料要求較高，工業(yè)上還未能廣泛應 用。生化法是利用一些微生物或酶具有特定的催化降解酚類化合物物的能力來去除 廢水中的酚類化合物。因為微生物或酶的高效性，所以反應速度快，效率高，原料可重復使 用，具有相對經(jīng)濟和沒有二次污染等優(yōu)點，是含酚類化合物的廢水無害化處理的主要方法。 生化法主要有活性污泥法、生物膜法和生物接觸氧化法。活性污泥法是在廢水中加入絮凝 狀的生物污泥，經(jīng)過均勻混合并曝氣，使酚類等有機物質(zhì)被活性污泥吸附和氧化。生物膜法 則是利用生物濾池中附著在過濾介質(zhì)表面上的微生物粘膜來處理廢水。而生物接觸氧化法 則是通過生物膜在起作用，但它兼有活性污泥法的特點。生化法處理效果好、運行成本低、 適應性較強，是目前我國含酚廢水無害化處理的主要方法，但也存在占地面積大，投資較高 等問題。綜上所述，尋找一種有效、經(jīng)濟、適用酚類化合物的去除方法是目前廢水處理的一 大挑戰(zhàn)。而使用金屬錳絡合物作為催化劑，以高碘酸鈉為氧化劑，通過化學氧化的方法來去 除廢水中的酚類化合物則是實現(xiàn)該目標的有效途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除廢水中酚類有機污染物的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其具體步驟為第一步金屬絡合物催化劑的合成(1)利用2_氯甲基吡啶與β -丙氨酸合成含有氮氧原子的配體；所述的含有氮氧原子的配體是指配體中含有三個氮原子和一個氧原子的有機化 合物；(2)將步驟(1)得到的含有氮氧原子的配體與高氯酸錳在極性溶劑中反應合成金 屬錳絡合物；所述的金屬錳絡合物是指含有錳離子和含有氮氧原子配體的絡合物；所述的極性溶劑是指甲醇；第二步酚類化合物的去除(1)根據(jù)廢水中酚類化合物的含量，加入金屬錳絡合物的乙腈溶液或者水溶液以 及氧化劑，金屬錳絡合物與廢水中酚的摩爾比為1 10 1 60，充分混合使之發(fā)生化學 反應；所述的氧化劑是指高碘酸鈉；
所述的酚類化合物，包括苯酚，4-氯酚，2-甲氧基酚，2，6-二甲氧基酚，鄰苯二酚， 4_甲氧基酚，3-氨基酚等；(2)在室溫下將反應液攪拌使反應完全徹底；其化學反應過程如下
權(quán)利要求
一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其特征在于，具體步驟為第一步金屬絡合物催化劑的合成(1)利用2 氯甲基吡啶與β 丙氨酸合成含有氮氧原子的配體；(2)將步驟(1)得到的含有氮氧原子的配體與高氯酸錳在極性溶劑中反應合成金屬錳絡合物；第二步酚類化合物的去除(1)根據(jù)廢水中酚類化合物的含量，加入金屬錳絡合物的乙腈溶液或者水溶液以及氧化劑，金屬錳絡合物與廢水中酚的摩爾比為1∶10～1∶60，充分混合使之發(fā)生化學反應；(2)在室溫下將反應液攪拌使反應完全徹底；其化學反應過程如下(3)過濾反應液，除去被分解或聚合的酚類化合物，得到凈化的反應液。F200910055877XC0000011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其特征在于，所述的 含有氮氧原子的配體是配體中含有三個氮原子和一個氧原子的有機化合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其特征在于，所述的 金屬錳絡合物是含有錳離子和含有氮氧原子配體的絡合物。
4.如權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其特征在于，所述的 極性溶劑是甲醇。
5.如權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，其特征在于，所述的 氧化劑是高碘酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除廢水中酚類有機污染物的方法，具體步驟為第一步，金屬絡合物催化劑的合成(1)利用2-氯甲基吡啶與β-丙氨酸合成含有氮氧原子的配體；(2)將步驟(1)得到的含有氮氧原子的配體與高氯酸錳在極性溶劑中反應合成金屬錳絡合物；第二步，酚類化合物的去除(1)根據(jù)廢水中酚類化合物的含量，加入金屬錳絡合物的乙腈(水)溶液以及氧化劑，金屬錳絡合物與廢水中酚的摩爾比為1∶10～1∶60，充分混合使之發(fā)生化學反應；(2)在室溫下反應液攪拌使反應完全徹底；其化學反應過程如下(3)過濾反應液，除去被分解或聚合的酚類化合物，得到凈化的反應液。本發(fā)明的優(yōu)點反應時間短；酚類化合物去除率高；催化劑適用范圍廣。
文檔編號C02F101/34GK101987756SQ20091005587
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者劉慧 , 張井巖, 張鋒, 鄭斌 申請人:華東理工大學