專利名稱：二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波催化劑降解有機(jī)廢水的方法及二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境負(fù)擔(dān)也日益沉重，尤其是水體環(huán)境。有機(jī)廢水色度深、難生化降解、成分復(fù)雜。這些有機(jī)污染物流入水體中，水資源受到嚴(yán)重的污染，且對(duì)人體有潛在的危險(xiǎn)性。從環(huán)境和人類健康兩方面考慮，有機(jī)廢水在排放前，必須經(jīng)過(guò)處理。因此開(kāi)發(fā)一種高效、經(jīng)濟(jì)的廢水處理方法迫在眉捷。
目前用于降解有機(jī)廢水的方法主要有物理吸附法，生物脫色法，超聲降解法，光催化降解法，微波輔助光催化降解法，微波與無(wú)機(jī)氧化劑氧化法。生物法，處理時(shí)間長(zhǎng)，不能完全降解廢水中的污染物，吸附法不能降解污染物，只是將它們的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，光催化法降解只適合低濃度有機(jī)廢水的處理，且處理時(shí)間長(zhǎng)。超聲降解處理時(shí)間長(zhǎng)，降解效率低。微波輔助光催化降解法，其實(shí)質(zhì)是用微波輔助的方式強(qiáng)化光催化的效果，仍然沒(méi)有完全脫離光催化，在一定程度上，可縮短反應(yīng)時(shí)間，但不能處理高濃度有機(jī)廢水。微波與無(wú)機(jī)氧化劑氧化法，對(duì)氧化劑的用量很大，且氧化劑的利用率低，造成處理成本高，。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理時(shí)間長(zhǎng)，降解效率低，成本高等問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，采用本發(fā)明的方法，能夠有效的解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，且能夠連續(xù)規(guī)模處理，易于大規(guī)模工業(yè)化處理。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，包括如下步驟( I)制備微波催化劑反應(yīng)床層將微波催化劑填充入反應(yīng)管內(nèi)，所述的微波催化劑為活性炭基微波催化劑或鐵酸鹽基微波催化劑中的一種或兩種，形成微波反應(yīng)管，采用至少一個(gè)微波反應(yīng)管放入有機(jī)廢水通道，形成微波催化劑反應(yīng)床層，使所有有機(jī)廢水流經(jīng)微波催化劑反應(yīng)床層，在微波催化劑反應(yīng)床層內(nèi)形成至少兩段分別裝填活性炭基微波催化劑與鐵酸鹽基微波催化劑的反應(yīng)部；(2)微波輻照在有機(jī)廢水流經(jīng)微波催化劑反應(yīng)床層反應(yīng)部時(shí)采用微波輻照微波催化劑反應(yīng)床層反應(yīng)部；所述的活性炭基微波催化劑為活性炭、負(fù)載有金屬的活性炭、負(fù)載有金屬氧化物的活性炭中的一種或幾種；所屬的鐵酸鹽基微波催化劑為鐵酸鹽、負(fù)載有金屬的鐵酸鹽、負(fù)載有金屬氧化物的鐵酸鹽中的一種或幾種。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中所述的金屬為鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鑰、鉍、鎢中的一種或多種，所述的金屬氧化物為金屬鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鑰、鉍、鎢的氧化物中的一種或多種。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中在活性炭上負(fù)載的金屬或金屬氧化物為活性炭質(zhì)量的I 一 10%。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中所述的鐵酸鹽為鐵酸鎂，所述的鐵酸鹽基微波催化劑為MgFe2O4或MgFe2O4-Fe2O3中的一種或兩種。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中有機(jī)廢水為甲基橙廢水與結(jié)晶紫廢水的混合廢水，其中甲基橙廢水的濃度為10-500mg/L，結(jié)晶紫廢水的濃度為20_500mg/L。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中甲基橙有機(jī)物與活性炭基微波催化劑的質(zhì)量比為1: 2 — 440，結(jié)晶紫有機(jī)物與鐵酸鹽基微波催化劑的質(zhì)量比為I 2 — 50。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中微波輻照的功率為200-800瓦，微波輻照的時(shí)間為2-30分鐘。上述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其中所述的鐵酸鎂采用如下方法制備以硝酸鐵和硝酸鎂為原料，以氨水或氫氧化鈉為沉淀劑，在90-200°C下晶化8-16小時(shí)，在200-1000°C下煅燒O. 5-7小時(shí)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠極大的提高降解效率，且處理時(shí)間大大縮短，操作簡(jiǎn)單易行，投資和運(yùn)行成本低，占地面積少，降解徹底，可降解有機(jī)廢水的濃度范圍廣，能夠連續(xù)規(guī)模處理，易于工業(yè)化生產(chǎn)，無(wú)二次污染，適用于印染、造紙、化工、制藥等行業(yè)中有機(jī)廢水的處理。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
中采用的分析方法為利用紫外分光光度計(jì)在270nm處對(duì)溶液的吸光度進(jìn)行測(cè)定，由(公式I)可知溶液濃度與吸光度呈正比，因此可得出溶液濃度，并根據(jù)(公式2)計(jì)算出溶液降解率。A= α CL (I)其中，A :吸收度α :摩爾吸光系數(shù)，L · g-1 · cm-1 ；C :溶液的濃度，g · L-1 ；L :吸收層厚度，cm。
權(quán)利要求
1.二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，包括如下步驟 (1)形成微波催化劑反應(yīng)床層將微波催化劑填充入反應(yīng)管內(nèi)，所述的微波催化劑為活性炭基微波催化劑或鐵酸鹽基微波催化劑中的一種或兩種，形成微波反應(yīng)管，采用至少一個(gè)微波反應(yīng)管放入有機(jī)廢水通道，形成微波催化劑反應(yīng)床層，使所有有機(jī)廢水流經(jīng)微波催化劑反應(yīng)床層，在微波催化劑反應(yīng)床層內(nèi)形成至少兩段分別裝填活性炭基微波催化劑與鐵酸鹽基微波催化劑的反應(yīng)部； (2)微波輻照在有機(jī)廢水流經(jīng)微波催化劑反應(yīng)床層反應(yīng)部時(shí)采用微波輻照微波催化劑反應(yīng)床層反應(yīng)部； 所述的活性炭基微波催化劑為活性炭、負(fù)載有金屬的活性炭、負(fù)載有金屬氧化物的活性炭中的一種或幾種； 所屬的鐵酸鹽基微波催化劑為鐵酸鹽、負(fù)載有金屬的鐵酸鹽、負(fù)載有金屬氧化物的鐵酸鹽中的一種或幾種。
2.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的金屬為鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鑰、鉍、鎢中的一種或多種，所述的金屬氧化物為金屬鈦、鐵、鈷、鎳、銅、鎂、鑰、鉍、鎢的氧化物中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于在活性炭上負(fù)載的金屬或金屬氧化物為活性炭質(zhì)量的I 一 10%。
4.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的鐵酸鹽為鐵酸鎂，所述的鐵酸鹽基微波催化劑為MgFe2O4或MgFe2O4-Fe2O3中的一種或兩種。
5.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于有機(jī)廢水為甲基橙廢水、結(jié)晶紫廢水中的一種或者兩種的混合廢水，其中甲基橙廢水的濃度為10-500mg/L,結(jié)晶紫廢水的濃度為20-500mg/L。
6.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于甲基橙有機(jī)物與活性炭基微波催化劑的質(zhì)量比為1: 2 — 450，結(jié)晶紫有機(jī)物與鐵酸鹽基微波催化劑的質(zhì)量比為1: 2 — 450。
7.如權(quán)利要求1所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于微波輻照的功率為200-800瓦，微波輻照的時(shí)間為2-30分鐘。
8.如權(quán)利要求4所述的二段微波催化反應(yīng)連續(xù)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的鐵酸鎂采用如下方法制備以硝酸鐵和硝酸鎂為原料，以氨水或氫氧化鈉為沉淀劑，在90-200°C下晶化8-16小時(shí)，在200-1000°C下煅燒0. 5-7小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵酸鹽類微波催化劑，在微波輻照下，催化氧化降解廢水的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是以鐵酸鹽為催化劑，或者在活性炭上負(fù)載一種或多種金屬氧化物為鐵酸鹽，然后將這種催化劑放入有機(jī)廢水中，采用微波輻照，從而降解有機(jī)廢水，本發(fā)明的方法還可以通過(guò)固載微波催化劑，對(duì)廢水進(jìn)行連續(xù)處理。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單易行，投資和運(yùn)行成本低，占地面積少，降解徹底，可降解有機(jī)廢水的濃度范圍廣，無(wú)二次污染，適用于印染、造紙、化工、制藥等行業(yè)中有機(jī)廢水的處理。
文檔編號(hào)C02F1/30GK103011334SQ201210570629
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者周繼承, 高令飛, 蔣尊芳, 諶敏飛, 殷誠(chéng) 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)