申請日2013.09.18
公開(公告)日2014.01.08
IPC分類號C02F1/72
摘要
本發(fā)明屬于水處理技術領域，涉及利用零價金屬催化劑強化催化微米氣泡爆破產生羥基自由基去除印染廢水中特征污染物的方法。一種利用微米氣泡去除印染廢水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)選用能產生10um——200um直徑氣泡的微米氣泡發(fā)生裝置;(2)將污染物放入所述微米氣泡發(fā)生裝置的水箱中，調節(jié)pH范圍為酸性。(3)水箱中加入直徑300-500nm的零價納米金屬催化劑。該工藝在催化條件下能夠產生大量羥基自由基，從而實現對污染物的降解。
權利要求書
1.一種利用微米氣泡去除印染廢水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)選用能產生10um——200um直徑氣泡的微米氣泡發(fā)生裝置;
(2)將污染物放入所述微米氣泡發(fā)生裝置的水箱中，調節(jié)pH范圍為酸性;
(3)待所述微米氣泡發(fā)生裝置生成的微米氣泡較穩(wěn)定后，水箱中加入直徑300-500nm的零價納米金屬催化劑。
說明書
利用微米氣泡去除印染廢水中特征污染物的方法
技術領域
本發(fā)明屬于水處理技術領域，涉及利用零價金屬催化劑強化催化微米氣泡爆破產生羥基自由基去除印染廢水中特征污染物的方法。
背景技術
微米氣泡(MO，microbubble)作為一種新型的水處理工藝，已開始被應用于水處理領域去除水中污染物[1]。微米氣泡一般是指直徑小于50μm的氣泡，其與普通大氣泡在外部形態(tài)上最大的差別在于微米氣泡具有自我收縮并最終在水下消失的趨勢，而普通氣泡在水中會迅速上升至水面處破裂[2]。在微米氣泡自我收縮的過程中，內部壓力隨直徑的減小而升高[3]，在收縮消失的最終階段將產生局部高溫高壓點，從而促使羥基自由基的產生(·OH)[2]。然而，這種空氣微米氣泡自然破滅的方法生成的羥基自由基量較少，不能滿足環(huán)境領域中降解有機污染物的應用需求。利用催化劑催化微米氣泡的方法可以有效促進空氣微米氣泡爆破產生·OH的量[4, 5]，從而提高該種技術對特定污染物的降解效果。
然而現有的微米氣泡催化技術使用的催化劑效能仍然較低，催化產生的羥基自由基量仍然有待提高。納米零價金屬具有區(qū)別于一般零價金屬的優(yōu)點，并在一些環(huán)境領域實現了一定程度的應用，然而利用納米金屬催化微米氣泡爆破的方法之前并未有過研究。
[參考文獻]
[1] Agarwal A., Ng W. J., Liu Y. Principle and applications of microbubble and nanobubble technology for water treatment. Chemosphere, 2011, 84 (9): 1175-80.
[2] Takahashi M., Chiba K., Li P. Free-radical generation from collapsing microbubbles in the absence of a dynamic stimulus. Journal of Physical Chemistry B, 2007, 111 (6): 1343-1347.
[3] Takahashi M., Kawamura T., Yamamoto Y., et al. Effect of shrinking microbubble on gas hydrate formation. Journal of Physical Chemistry B, 2003, 107 (10): 2171-2173.
[4] Li P., Takahashi M., Chiba K. Enhanced free-radical generation by shrinking microbubbles using a copper catalyst. Chemosphere, 2009, 77 (8): 1157-1160.
[5] Li P., Takahashi M., Chiba K. Degradation of phenol by the collapse of microbubbles. Chemosphere, 2009, 75 (10): 1371-1375.
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種水處理用的新型高級氧化工藝，該工藝在此種催化條件下能夠產生大量羥基自由基，從而實現對污染物的降解。
為了達到以上目的，本發(fā)明給出的工藝技術方案是：
一種利用微米氣泡去除印染廢水中特征污染物的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)選用能產生10um——200um直徑氣泡的微米氣泡發(fā)生裝置;
所述微米氣泡發(fā)生裝置是由水箱、氣液混合水泵、微米氣泡噴頭部件組成，其結構設計和工作原理在本領域屬于已有技術，不是本發(fā)明技術方案對現有技術的貢獻之處。
(2)將污染物放入所述微米氣泡發(fā)生裝置的水箱中，調節(jié)pH范圍為酸性。
(3)待所述微米氣泡發(fā)生裝置生成的微米氣泡較穩(wěn)定后，水箱中加入直徑300-500nm的零價納米金屬催化劑。微米氣泡的尺寸小，上浮速度慢，在水泵的作用下，微米氣泡隨水流流動。在此過程中，遇到周圍壓力驟增，體積將急劇縮小甚至爆破潰滅。微米氣泡爆破時，氣液界面突然消失，周圍環(huán)境劇烈變化產生的化學能促使羥基自由基的生成，零價納米金屬可以降低反應的活化能，提高羥基自由基的生成效率。
進一步說明，步驟(3)所述的零價納米金屬催化劑，為納米金屬或納米雙金屬。有效的催化劑種類有零價納米鐵，零價納米銅，零價鋅，零價納米鐵/銅，零價納米鐵/鋅，零價納米鐵/鈀，零價納米鐵/釕、零價納米銅/鈀，零價納米銅/釕。
本發(fā)明首次公開利用納米零價金屬作為催化劑有效強化微米氣泡爆破產生羥基自由基的數量，大大縮短對污染物降解反應時間并且降低反應條件，提高反應效率。
