一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法及裝置。該方法包括以下步驟：向苯胺廢水中加入鹽酸調(diào)節(jié)廢水的pH值至酸性，然后加入雙氧水，混合反應并過濾后，對濾液進行光催化反應，完成對于苯胺廢水的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理。本發(fā)明還提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，該裝置包括：廢水池(1)、鹽酸加藥設備(2)、雙氧水加藥設備(3)、調(diào)節(jié)罐(4)、過濾器(5)、光催化設備(6)、清水池(7)。本發(fā)明所提供的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法不僅可以縮短處理苯胺廢水的時間，而且礦化率高，可以處理高濃度的苯胺廢水。
【專利說明】一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法及裝置，屬于廢水處理技術和環(huán)境催化領域。

【背景技術】
[0002]苯胺是一種重要的化工原料，隨著苯胺需求量的增加，苯胺廢水的產(chǎn)生量也相應加大。對煉化企業(yè)來說，苯胺廢水是一種難降解的工業(yè)廢水，含鹽量高、色度大、有機物濃度高，而且具有很強的生物毒性、蓄積性和長期殘留性，因此被美國EPA和中國環(huán)保部列入“環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單”，在工業(yè)排水中要求嚴格控制。
[0003]目前處理苯胺廢水的方法分為物理法、化學法和生物法，其中物理法主要有萃取法、吸附法、蒸餾法等，但大多數(shù)物理法所需處理裝置占地面積大，甚至涉及萃取劑回收、蒸汽消耗量大等問題；生物法技術成熟且成本低，但苯胺廢水毒性強，致使生物處理系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行。因此，以光催化氧化法、二氧化氯氧化法、臭氧氧化法等為核心的高級氧化技術在提高苯胺廢水可生化性、徹底礦化有機物方面則表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢。
[0004]總體來說，目前還沒有成熟且低成本的苯胺廢水處理工程。目前煉化企業(yè)基本采用投加次氯酸鈉脫色并混入清凈下水稀釋的方法。次氯酸鈉具有較強的氧化性，對苯胺廢水具有一定的脫色能力，但通過實驗分析，次氯酸鈉投加量為2%時，反應lh，對苯胺廢水的色度去除率低于60%。而且這種脫色反應屬于快速反應，Ih后色度去除率幾乎不變，無法實現(xiàn)達標需求，且浪費大量的水資源。而利用臭氧催化氧化處理技術，COD可由790mg/L降為42mg/L，色度由1300倍降至40倍，色度仍然較高，無法達標排放；利用化學芬頓技術，COD與色度均有大幅度降低，色度可降至5倍以下，但該工藝產(chǎn)生大量污泥，其處理難度與高成本也是企業(yè)舍棄該工藝的主要原因。
[0005]CN 102464395 A公開了一種處理苯胺廢水的復合藥劑及其應用方法。
[0006]CN 103641205 A公開了一種苯胺廢水的介質(zhì)阻擋放電聯(lián)合Fenton處理工藝，等等。但這些方法基本針對COD小于200mg/L的苯胺廢水，甚至模擬廢水，對于濃度高、色度大、成分復雜的苯胺廢水沒有涉及。
[0007]光催化氧化技術由于其反應條件溫和、操作條件容易控制、氧化能力強、無二次污染，加之催化劑打02的化學穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點，是一項具有廣泛應用前景的新型水污染處理技術。雙氧水氧化性強，經(jīng)常被用作降解有機物的高效氧化劑。
[0008]但雙氧水和光催化單獨處理苯胺廢水時效果差，且耗電量與藥劑投加量都高，因此如何將二者結(jié)合，提高苯胺廢水的處理效率，成為本領域亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，該方法采用光催化與雙氧水協(xié)同作用，不僅能夠促進羥基自由基的產(chǎn)生，提高反應速率，還能有效抑制污泥產(chǎn)生，降低處理成本。
[0010]本發(fā)明的目的還在于提供一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，其包括以下步驟:
[0012]向苯胺廢水中加入鹽酸調(diào)節(jié)廢水的pH值至酸性，然后加入雙氧水，混合反應并過濾后，對濾液進行光催化反應，完成對于苯胺廢水的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理。
[0013]在上述方法中，優(yōu)選地，所述苯胺廢水的pH值調(diào)節(jié)為2-4。
[0014]在上述方法中，優(yōu)選地，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30% ;以苯胺廢水的體積計，雙氧水的用量為0.5% -2%。
[0015]在上述方法中，優(yōu)選地，所述光催化反應中，光催化設備的實際處理量為0.1-0.5mVh O
[0016]在上述方法中，優(yōu)選地，在光催化反應中，所用催化劑為納米二氧化鈦，以苯胺廢水的體積計，催化劑的投入量為0.2-2g/L。
[0017]在上述方法中，優(yōu)選地，所述光催化-雙氧水協(xié)同氧化的反應的時間為20min_2h。其中，光催化-雙氧水協(xié)同氧化的反應的時間指的是混合反應時間和光催化反應時間之和。
[0018]為達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，該裝置包括:廢水池、鹽酸加藥設備、雙氧水加藥設備、調(diào)節(jié)罐、過濾器、光催化設備、清水池，其中:
[0019]所述廢水池、調(diào)節(jié)罐、過濾器、光催化設備和清水池通過連通管路依次串聯(lián)；
[0020]所述鹽酸加藥設備和雙氧水加藥設備依次連接在廢水池和調(diào)節(jié)罐之間的連通管路上O
[0021]在上述光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置中，優(yōu)選地，所述光催化設備的出口設有三通閥，所述三通閥的其中一個出口通過連通管路與所述清水池的進口相連；另一出口通過連通管路與所述廢水池的進口相連。
[0022]在上述光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置中，優(yōu)選地，所述光催化設備內(nèi)設有催化劑回收設備。
[0023]在上述光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置中，優(yōu)選地，所述光催化設備內(nèi)設有曝氣設備。
[0024]在上述光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置中，優(yōu)選地，所述過濾器為保安過濾器。
[0025]采用本發(fā)明光催化-雙氧水協(xié)同氧化法處理苯胺廢水，具有以下優(yōu)點:1)能夠促進羥基自由基的生成，縮短廢水的處理時間；2)礦化率高，可以處理高濃度的苯胺廢水，使其符合排放標準；3)無污泥產(chǎn)生，大大降低處理污泥的成本。
[0026]本發(fā)明提供的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置不僅安裝簡單，可以快速、方便地處理高濃度、高色度的苯胺廢水，而且可以在苯胺廢水濃度偏高的情況下，通過回流稀釋，降低進水負荷，提高處理效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置示意圖。
[0028]圖2為實施例2中苯胺廢水在不同初始pH值條件下，色度去除率與反應時間的關系圖。
[0029]圖3為實施例2中苯胺廢水在不同初始pH值條件下，COD去除率與反應時間的關系圖。
[0030]圖4為實施例3中苯胺廢水在初始pH值為3.2的條件下，色度去除率及最大吸收波長λ= 465nm處的吸光度值(E465)與反應時間的關系圖。
[0031]主要附圖標號說明:
[0032]1:廢水池；2:鹽酸溶液加藥設備；3:雙氧水加藥設備；4:調(diào)節(jié)罐；5:保安過濾器；6:光催化設備；7:清水池。

【具體實施方式】
[0033]為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
[0034]實施例1
[0035]本實施例提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0036]該裝置包括廢水池1、鹽酸加藥設備2、雙氧水加藥設備3、調(diào)節(jié)罐4、保安過濾器5、光催化設備6以及清水池7。其中光催化設備6的內(nèi)部還設有曝氣設備和由陶瓷膜材料制成的催化劑回收設備。在整個裝置中廢水池1、調(diào)節(jié)罐4、保安過濾器5和光催化設備6通過連通管路依次串聯(lián)，其中光催化設備6的出口處設有一個三通閥，該三通閥的其中一個出口通過連通管路與清水池7的進口相連；另一個出口則通過連通管路與廢水池I的進口相連。鹽酸加藥設備2和雙氧水加藥設備3通過連通管路依次連接在廢水池I和調(diào)節(jié)罐4之間的連通管路上。
[0037]采用該裝置處理苯胺廢水的具體步驟為:
[0038]苯胺廢水經(jīng)泵由廢水池I輸出，在管道中通過鹽酸加藥設備2調(diào)節(jié)pH至酸性，然后通過雙氧水加藥設備3投加氧化劑雙氧水，進入調(diào)節(jié)罐4中混合、反應，經(jīng)提升泵輸入保安過濾器5過濾后，再進入光催化設備6中進行光催化反應，納米二氧化鈦催化劑通過催化劑回收設備進行回收利用，出水進入清水池7后排出。
[0039]當苯胺廢水濃度過高時，可以通過光催化設備6和清水池7之間的三通閥回流進入廢水池I。
[0040]實施例2
[0041]本實施例提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，所處理的苯胺廢水共250L，pH = 8.1LCOD = 1060mg/L，色度1500倍，開展3組對比實驗，具體包括如下步驟:
[0042]首先分別在鹽酸加藥設備2中裝入濃度為15wt%的鹽酸，雙氧水加藥設備3中裝入濃度為30被％的雙氧水；然后將苯胺廢水經(jīng)泵由廢水池I以lm3/h輸出，通過鹽酸加藥設備2分別將pH值調(diào)整為2.2,3.08,4.00，再通過雙氧水加藥設備3加入雙氧水(加入量為苯胺廢水總體積的2% );之后進入調(diào)節(jié)罐4中混合、反應后，經(jīng)提升泵輸入保安過濾器5中進行過濾；過濾后進入光催化設備6中進行光催化反應，其中，納米二氧化鈦的投加量為10g0
[0043]光催化設備6中的出水經(jīng)由回流管路進入廢水池I，循環(huán)進行光催化-雙氧水協(xié)同氧化反應過程。其中，雙氧水的投加僅控制在前15min。整個處理過程連續(xù)反應2h;最后出水進入清水池7中，即得到經(jīng)過處理的苯胺廢水。
[0044]在反應過程中，測試苯胺廢水在不同初始pH值條件下，色度去除率及COD去除率與反應時間的關系，測試結(jié)果如圖2和圖3所示。
[0045]從圖2和圖3中可以發(fā)現(xiàn):當苯胺廢水的初始pH值為2-4、光催化-雙氧水協(xié)同氧化的反應時間為20min時，苯胺廢水的COD與色度的去除率能夠達到95%以上。
[0046]實施例3
[0047]本實施例提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，所處理的苯胺廢水共500L，pH = 8.11，COD = 1060mg/L，色度1500倍，具體包括如下步驟:
[0048]首先分別向鹽酸加藥設備2中裝入濃度為15wt%的鹽酸，雙氧水加藥設備中裝入濃度為30被％的雙氧水；然后將苯胺廢水經(jīng)泵由廢水池I以lm3/h輸出，通過鹽酸加藥設備2將pH值調(diào)節(jié)為3.2，再通過雙氧水加藥設備3加入雙氧水(加入量為苯胺廢水總體積的2% );之后進入調(diào)節(jié)罐4中混合、反應后，經(jīng)提升泵輸入保安過濾器5中進行過濾；過濾后進入光催化設備6中進行光催化反應，納米二氧化鈦的投加量為100g。
[0049]光催化設備6中的出水經(jīng)由回流管路進入廢水池I，循環(huán)進行光催化-雙氧水協(xié)同氧化反應過程。其中，雙氧水的投加僅控制在前20min。整個光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理過程連續(xù)反應70min ;最后出水進入清水池7中，即得到經(jīng)過處理的苯胺廢水。
[0050]在反應過程中，測試苯胺廢水在初始pH值為3.2的條件下，色度去除率及最大吸收波長λ = 465nm處的吸光度值(E465)與反應時間的關系，測試結(jié)果如圖4所示。
[0051]從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，當苯胺廢水的初始pH值為3.2時，光催化一雙氧水協(xié)同氧化的反應時間為50min時，苯胺廢水的色度去除率能夠達到99.9%。
[0052]實施例4
[0053]本實施例提供了一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，所處理的苯胺廢水pH = 8.1LC0D = 1060mg/L，色度1500倍，屬于連續(xù)處理過程，具體包括如下步驟:
[0054]首先分別向鹽酸加藥設備2中裝入濃度為15wt%的鹽酸，雙氧水加藥設備中裝入濃度為30被％的雙氧水；苯胺廢水經(jīng)泵由廢水池I以lm3/h的流量輸出，通過鹽酸加藥設備2將pH值調(diào)節(jié)為3.8，再通過雙氧水加藥設備3加入雙氧水(加入量為苯胺廢水總體積的2% );之后進入調(diào)節(jié)罐4中混合、反應后，經(jīng)提升泵輸入保安過濾器5中進行過濾；過濾后進入光催化設備6中進行光催化反應，其中，納米二氧化鈦的投加量為100g。
[0055]在反應前60min內(nèi)，光催化設備6中的出水全部經(jīng)由回流管路進入廢水池1，之后，光催化設備6中的部分出水回流至廢水池1，回流量由0.9m3/h逐漸降低至0.5m3/h。最后進入清水池7中，即得到經(jīng)過處理的苯胺廢水，實際出水量0.1-0.5m3/h。
【權利要求】
1.一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的方法，其包括以下步驟: 向苯胺廢水中加入鹽酸調(diào)節(jié)廢水的PH值至酸性，然后加入雙氧水，混合反應并過濾后，對濾液進行光催化反應，完成對于苯胺廢水的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中:所述苯胺廢水的pH值調(diào)節(jié)為2-4。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中:所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30%;以苯胺廢水的體積計，雙氧水的用量為0.5% -2%。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的方法，其中:所述光催化反應中，光催化設備的實際處理量為0.1-0.5m3/h。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法，其中:在光催化反應中，所用催化劑為納米二氧化鈦，以苯胺廢水的體積計，催化劑的投入量為0.2-2g/L。
6.根據(jù)權利要1-5中任一項所述的方法，其中:所述光催化-雙氧水協(xié)同氧化的反應的時間為20min-2h。
7.一種光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，其特征在于，該裝置包括:廢水池(I)、鹽酸加藥設備(2)、雙氧水加藥設備(3)、調(diào)節(jié)罐(4)、過濾器(5)、光催化設備(6)、清水池(7)； 所述廢水池(I)、調(diào)節(jié)罐(4)、過濾器(5)、光催化設備(6)和清水池(7)通過連通管路依次串聯(lián)； 所述鹽酸加藥設備(2)和雙氧水加藥設備(3)依次連接在廢水池(I)和調(diào)節(jié)罐(4)之間的連通管路上。
8.根據(jù)權利要求7所述的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，其特征在于:所述光催化設備(6)的出口設有三通閥，所述三通閥的其中一個出口通過連通管路與所述清水池(7)的進口相連，另一出口通過連通管路與所述廢水池(I)的進口相連。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，其特征在于:所述光催化設備(6)內(nèi)設有催化劑回收設備。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的光催化-雙氧水協(xié)同氧化處理苯胺廢水的裝置，其特征在于:所述光催化設備￠)內(nèi)設有曝氣設備。
【文檔編號】C02F101/38GK104496075SQ201410784742
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】張華 , 吳百春, 張曉飛, 劉光全, 李興春, 宋磊, 劉思敏, 王毅霖, 羅臻, 楊雪瑩, 李婷, 劉譯陽, 李雪凝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司