專利名稱：一種有機(jī)溶劑中臭氧氧化處理2,4-二氯苯酚廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)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(shuō)是一種在有機(jī)溶劑 中臭氧氧化處理2，4- 二氯苯酚廢水的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加速，地下水、地表水以及生活用水等水體的污 染越來(lái)越嚴(yán)重，水體污染與防治已成為普遍關(guān)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(xué)合成路線等方法從源頭和根本上減少污染，另一方面，針對(duì)新形勢(shì)下的水環(huán) 境污染，如何建立高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、徹底地去除水中污染物的新方法也正在成為國(guó)內(nèi)外關(guān) 注的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的共同努力與實(shí)踐，目前針對(duì)水中的重金屬、固體懸浮物(SS)、可 生化降解有機(jī)污染物(B0D)、氮、磷等污染物的處理技術(shù)日趨完善。但對(duì)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(jī)污染物，或一些新型有機(jī)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(shù)，故研究和開(kāi)發(fā)更有效的特殊污染物控制的新原理、新技術(shù)和新方法 是迫在眉睫的問(wèn)題。針對(duì)低濃度難降解有毒有機(jī)污染物處理而言，高級(jí)氧化水處理技術(shù)(AOTs)以氧氣 或其它綠色高氧化性物質(zhì)(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(jī)污染物控制新方法，在控制和消除水體中難降解有毒有機(jī)物方面顯示出十分誘人的應(yīng) 用前景，近年來(lái)日益受到人們的關(guān)注。在高級(jí)氧化處理技術(shù)研究中，國(guó)內(nèi)外研究多集中在以分子氧為基礎(chǔ)的(光)化學(xué)氧 化法、活化雙氧水為基礎(chǔ)的(光)化學(xué)氧化法、臭氧為氧化劑的(光)化學(xué)氧化法等。在以分 子氧為基礎(chǔ)的(光)化學(xué)氧化法水處理技術(shù)中，具有高效率的光催化劑及其固定技術(shù)成為制 約該技術(shù)應(yīng)用推廣的關(guān)鍵。活化雙氧水為基礎(chǔ)的(光)化學(xué)氧化法主要針對(duì)高濃度、難降解、 有毒有害的有機(jī)污染物處理方面有較大的優(yōu)勢(shì)，但基于i^enton反應(yīng)只能在酸性介質(zhì)中進(jìn) 行(pH < 3)，對(duì)于環(huán)境中廣泛存在的合成有機(jī)燃料，則用該方法很難降解，需研究和開(kāi)發(fā)能 活化H2A的催化劑。臭氧為氧化劑的(光)化學(xué)氧化法因其臭氧在水相中低的溶解度、不穩(wěn) 定性、有機(jī)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(duì) 臭氧法在水處理應(yīng)用的局限性，打破常規(guī)水處理模式，研究和開(kāi)發(fā)新型臭氧化反應(yīng)體系已 成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)。截至目前，在絕大多數(shù)報(bào)道中，均采用水/有機(jī)溶劑兩相氧化反應(yīng)體系，且多使用 直鏈全氟代烷烴(如FC40，F(xiàn)C77等)作為有機(jī)相，而使用全氟萘烷(C10F18)溶劑作為有機(jī)相 的研究還少見(jiàn)報(bào)道。全氟萘烷(C10F18)是一種全氟代環(huán)烷烴，具有化學(xué)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(diǎn)范圍、無(wú)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(jī)溶劑并用于水體中低濃度有毒有機(jī) 污染物的臭氧氧化降解還沒(méi)見(jiàn)報(bào)道。研究結(jié)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(jī)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(duì)于難降解低濃度的有毒有機(jī) 廢水采用常規(guī)的臭氧或臭氧一生物處理很難達(dá)到處理要求，通常通入大量的臭氧或延長(zhǎng)氧 化時(shí)間，這樣大大提高了運(yùn)行費(fèi)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(jī)物(如苯酚等)或作為其他處理方法的后續(xù)消毒處理。對(duì)于臭氧一生物活性碳處理 系統(tǒng)，可針對(duì)水體中的低濃度有毒有機(jī)物的降解，但活性碳表面吸附性能受水質(zhì)影響較大， 活性碳再生困難，對(duì)于難降解有毒有機(jī)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(duì)于含有高鹽廢水，根本無(wú)法使用該處理系統(tǒng)，是制約實(shí)際工程應(yīng)用的主要 障礙。因此，開(kāi)發(fā)成本低、效率高的低濃度難降解有毒有機(jī)物水處理方法和工藝，也正是 當(dāng)前解決低濃度難降解有毒有機(jī)廢水的發(fā)展趨勢(shì)和有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)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(wèn)題，本發(fā)明提出一種有機(jī)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(jì)凈化工業(yè)有機(jī)污染物、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的活性炭捕集-有機(jī)溶劑洗脫同時(shí)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(shù)方案
原理本方法處理2，4- 二氯苯酚廢水的反應(yīng)過(guò)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(dāng)活性炭吸附飽和后，可更換新的活性炭柱繼續(xù)進(jìn)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(jìn)行外循環(huán)方式脫附處理，同時(shí)在脫附過(guò)程中通入臭氧，形成水/固/液三相體系，曝 氣和脫附同時(shí)進(jìn)行，2，4- 二氯苯酚在丙酮水溶液或活性炭表面進(jìn)行臭氧氧化降解，一般曝 氣-脫附時(shí)間為20 30min，臭氧氧化反應(yīng)時(shí)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(jī)溶劑通過(guò)添加丙酮溶劑補(bǔ)給。含殘余臭氧的尾氣經(jīng) 泵前投加方式進(jìn)入正在吸附工作的活性炭柱進(jìn)行分解處理后排入大氣。從應(yīng)用實(shí)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(duì)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(shù)方案如下
一種有機(jī)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(duì)于濃度小于500mg/L的2，4-二氯苯酚廢水，進(jìn)行萃取富集處理，當(dāng)活性炭吸附飽 和后，進(jìn)行自然重力浙水，采用丙酮水溶液進(jìn)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(jìn)行臭氧氧化降解，丙酮水溶液循環(huán)使用，少量流失通過(guò)添加丙酮水溶液補(bǔ)給。臭氧和丙酮水溶液同時(shí)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(shí)進(jìn)行，曝氣-脫附時(shí)間為20 30min，臭氧氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min。含殘余臭氧尾氣通過(guò)泵前投加方式進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱，進(jìn)行吸附-分 解處理后達(dá)標(biāo)排入大氣?？筛鶕?jù)處理水量大小以及2，4- 二氯苯酚濃度來(lái)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(yīng)時(shí)間。3.有益效果
本發(fā)明提供一種有機(jī)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(jī)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(yīng)體系相比，臭氧投加量減少1/2 以上，反應(yīng)時(shí)間縮短2/3以上，有毒有機(jī)物總?cè)コ蔬_(dá)到90%以上，且出水水質(zhì)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(diǎn)，處理成本低， 實(shí)際工程中操作方便，易于控制，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因而具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值， 前景十分廣闊。本發(fā)明也可應(yīng)用于多苯環(huán)芳香族化合物、有機(jī)磷或有機(jī)氮農(nóng)藥、鹵代芳烴 類、酚類(苯酚、氯酚、對(duì)硝基酚)等的臭氧氧化降解，這些化合物廣泛存在于國(guó)內(nèi)化工、醫(yī) 藥、電子、食品等重點(diǎn)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(shí)施例方式本發(fā)明可采用普通活性炭吸附柱(或塔)，對(duì)含低濃度2，4- 二氯苯酚(小于500mg/ L)進(jìn)行吸附捕集-有機(jī)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(lái)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(yīng)時(shí)間。若處理水中SS濃度高于20mg/ L時(shí)須進(jìn)行預(yù)處理后(如微濾處理等)，達(dá)到10mg/L以下，再采用本發(fā)明方法進(jìn)行處理。本 方法廢水中的含鹽量應(yīng)低于500mg/L。實(shí)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(jī)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(duì)含2，4- 二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，間歇對(duì)吸附飽和的活性炭進(jìn)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(shí)進(jìn)行處理，氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙 酮水溶液返回儲(chǔ)液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過(guò)泵前投加進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱， 進(jìn)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(dá)到90%以上。實(shí)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(jī)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(duì)含2，4-二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，間歇對(duì)吸附飽和的活性炭進(jìn)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(shí)進(jìn)行處理，氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙 酮水溶液返回儲(chǔ)液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過(guò)泵前投加進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱， 進(jìn)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(dá)到90%以上。實(shí)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(jī)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(duì)含2，4-二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，通過(guò)更換活性炭柱方法連續(xù)對(duì)含 2，4- 二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，間歇對(duì)吸附飽和的活性炭進(jìn)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(shí)進(jìn)行處理，氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙酮水溶液返 回儲(chǔ)液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過(guò)泵前投加進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱，進(jìn)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(dá)到90% 以上。實(shí)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(jī)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(duì)含2，4- 二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，通過(guò)更換活性炭柱方法連續(xù)對(duì)含 2，4- 二氯苯酚廢水進(jìn)行吸附處理，間歇對(duì)吸附飽和的活性炭進(jìn)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(shí)進(jìn)行處理，氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min，停止脫附/臭氧氧化，丙酮水溶液返 回儲(chǔ)液罐中，含殘余臭氧的尾氣通過(guò)泵前投加進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱，進(jìn)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(dá)到90% 以上。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)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(duì)于濃度小于500mg/L的2，4-二氯苯酚廢水，進(jìn)行萃取富集處理，當(dāng) 活性炭吸附飽和后，進(jìn)行自然重力浙水，采用丙酮水溶液進(jìn)行外循環(huán)脫附-臭氧氧化處理。
2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(jìn)行臭氧氧化降解，丙酮水溶液循環(huán)使用，少量流失通過(guò)添加丙酮水溶液補(bǔ)
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)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(shí)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(shí)進(jìn) 行，曝氣-脫附時(shí)間為20 30min，臭氧氧化反應(yīng)時(shí)間為20 30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)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(guò)泵前投加方式進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱，進(jìn)行吸附-分解處理后達(dá)標(biāo) 排入大氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)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(lái)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(yīng)時(shí) 間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)溶劑中臭氧氧化處理2,4-二氯苯酚廢水的方法，屬于有機(jī)廢水處理領(lǐng)域。在吸附柱中，使用活性炭為吸附劑，對(duì)于濃度小于500mg/L的2,4-二氯苯酚廢水，進(jìn)行萃取富集處理，當(dāng)活性炭吸附飽和后，進(jìn)行自然重力瀝水，采用丙酮水溶液進(jìn)行外循環(huán)脫附-臭氧氧化處理。含殘余臭氧尾氣進(jìn)入正在吸附處理的活性炭柱，進(jìn)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(yīng)體系相比，臭氧投加量減少1/2以上，反應(yīng)時(shí)間縮短2/3以上，2,4-二氯苯酚總?cè)コ蔬_(dá)90%以上，且出水水質(zhì)穩(wěn)定。本發(fā)明具有高效、低耗處理的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中操作方便，易于控制，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/78GK102134133SQ20111010390
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者尚鳴, 朱怡蘋, 李小榮, 李時(shí)銀, 王國(guó)祥 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)