申请日2015.05.18
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F1/72; C02F1/32
摘要
本发明提供了一种利用光催化氧化技术处理苯胺类废水的方法，属于工业污水处理技术领域。该方法是在氧化剂存在，紫外光照射下，将废水中的苯胺类污染物催化氧化成CO2、H2O和小分子有机物。本发明方法可用于处理炼化、印染、制药等任意行业产生的苯胺类废水，具有反应速度快，深度氧化完全，处理过程经济高效，不产生二次污染等特点。实验证明，该方法对各种行业苯胺类废水中苯胺类物质和色度的去除率都在90%以上，处理出水可达国家《污染综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准的要求。
权利要求书
1.光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，是在氧化剂存在，在紫外光照射下，将废水中的苯胺类污染物催化氧化成CO2、H2O和小分子有机物。
2.如权利要求1所述光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，其特征在于：氧化剂采用H2O2，氧化剂的用量为苯胺类废水体积的0.2~1%。
3.如权利要求1所述光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，其特征在于：将苯胺类废水用硝酸或硫酸调pH=3~4。
4.如权利要求1所述光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，其特征在于：紫外光发射光波的波长为254~400nm，照射强度为800~4000μW/cm2。
5.如权利要求1所述光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，其特征在于：光催化氧化时间为30~180min。
说明书
一种光催化氧化处理苯胺类废水的方法
技术领域
本发明涉及一种苯胺类废水的处理方法，尤其涉及一种光催化氧化处理苯胺类废水的方法，属于环境保护中工业污水处理领域。
技术背景
苯胺类化合物是重要的有机化工原料和精细化工中间体，同时也是严重污染环境和危害人体健康的有害物质。国内众多炼化厂、染料厂、农药厂等在生产过程中会产生大量苯胺类废水，其质量浓度有时可高达数千mg/L。由于苯胺类物质对生态生物的毒性，其已被列入“中国环境优先污染物黑名单”中，在工业排水中要求严格控制。目前，我国对于苯胺类污染物的治理达标率都很低，治理任务十分艰巨。
迄今国内外对苯胺类废水的处理主要有生物，物理，化学等方法，但大多数方法的处理效果都不理想，普遍存在成本高、二次污染严重、排放不达标等问题。例如，中国专利申请200810113140.4公开的处理苯胺类废水方法，是先将高浓度硝基苯、苯胺废水通过絮凝沉降处理后，再通过多级固定化微生物-厌氧生物滤池和固定化微生物-曝气生物滤池处理，该技术工艺路线长，水力停留时间长，微生物的活性难以保持稳定，絮凝剂用量大且难以回收再利用，絮凝产生的污泥处理仍是难题。中国专利申请201010513837.8公开的采用臭氧氧化-改性活性炭/改性蒙脱土吸附联合工艺来处理苯胺废水，是先用臭氧对废水初步氧化，而后将废水先后流入改性活性炭吸附池和改性蒙脱土吸附池，苯胺污染物被吸附除去，是物理法联合化学法的处理技术，其中臭氧对苯胺的氧化程度很有限，所使用的改性活性炭、改性蒙脱土吸附剂制备较复杂，且吸附剂再生困难，易出现废水排放不达标的问题。专利201310412791.4和201310572601.5均采用Fenton催化降解反应处理苯胺废水，它们通过催化分解H2O2产生的羟基自由基，将大分子苯胺降解为小分子有机物或矿化为CO2和H2O等无机物，达到净化废水的目的，该方法最大的缺点是，在苯胺废水净化过程中，会产生大量污泥，增大了企业二次处理的难度和成本。又如，专利201410593332.5采用甲醛缩聚-Fenton氧化-NaClO氧化联用技术处理苯胺废水，将废水与甲醛溶液混合加热进行缩聚反应，沉降过滤后再加入Fenton试剂反应，再过滤后加入NaClO溶液反应，其工艺路线复杂，缩聚和Fenton、NaClO氧化过程需要不断地调整反应温度和pH，同时会不断地产生难处理的污泥固废，且甲醛有毒，NaClO会腐蚀管道和设备，二次污染严重。专利201410470749.2和201410565086分别采用了铁碳微电解和催化铁内微电解技术处理硝基苯、苯胺类废水，新型微电解技术虽然是目前较热门的新型水处理方法，但它不能将硝基苯类化合物彻底矿化为无机小分子物质，只能作为废水的预处理方法与其他工艺组合使用。因此，找到一种能真正经济高效地处理苯胺类废水的方法就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种经济、高效、环保的光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法。
本发明光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法，是在氧化剂存在，在紫外光照射下，将废水中的苯胺类污染物催化氧化成CO2、H2O和小分子有机物。
本发明处理苯胺类废水的原理：紫外光催化作用下氧化剂分解产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，进攻苯胺分子夺取氢，从而引发和传播自由基链反应，将大分子苯胺类有机物氧化成CO2、H2O和其它小分子有机物，达到废水净化的目的。化学反应方程式为：
氧化剂采用氧化性能较强的H2O2，紫外光催化分解H2O2产生的·OH具有更高的氧化电极电位，进攻苯胺分子夺取氢的能力更强，进而处理废水中苯胺类污染物的能力更强。
为了加快·OH的生成速率，增强·OH对有机物的氧化与降解能力。将苯胺类废水用硝酸或硫酸调pH=3~6。
紫外光发射光波的波长为254~400nm，照射强度为800~4000μW/cm2(对应紫外灯的功率为36W~320W);光催化氧化时间控制在30~180min;具体因所处理苯胺类废水的来源不同而有差异。
实验证明，该方法对各种行业苯胺类废水中苯胺类物质和色度的去除率都在90%以上，处理出水可达国家《污染综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准的要求。
本发明相对于现有技术具有以下优点：具有反应速度快，深度氧化完全，对苯胺类污染物的降解效率高，处理过程经济高效，不产生二次污染，可用于处理炼化、印染、制药等任意行业产生的苯胺类废水，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明光催化氧化处理苯胺类废水处理的方法进行详细说明。
实施例1
(1)光催化氧化反应装置
该装置由反应池和紫外光源两大部分组成。反应池的大小容积视具体工况而定。紫外光源由紫外灯提供，其发射的紫外光波长为254~400nm，功率可在36W~320W范围内任意选择。紫外灯与稳压器、镇流器和开关相连，以保证光强的稳定性，灯外套有石英管，石英管固定在反应池盖板上。紫外灯的数量可以根据反应池的容积及具体工况确定。
(2)苯胺类废水的处理
苯胺类废水：某炼化厂苯胺类废水，原水苯胺浓度为10mg/L，COD浓度为500mg/L，色度约为10000倍。向反应池中泵入该苯胺类废水，按照H2O2与苯胺类废水以1:200的体积比投加H2O2，再加硝酸调节废水pH值至4.0，控制水温为常温。选用功率为36W的紫外灯，接通电源，打开紫外灯开始进行光催化氧化反应，约40min后反应完毕。反应完毕后，取样测定水中苯胺、硝基苯等主要污染物的含量及水的色度。最终出水的苯胺浓度降至1mg/L以下，COD浓度降至100mg/L以下，色度小于50倍。
实施例2
(1)光催化氧化反应装置：同实施例1;
(2)苯胺类废水的处理
苯胺类废水：某染料厂苯胺类废水，原水苯胺浓度为20mg/L，COD浓度约为1570mg/L，色度约为10570倍。向反应池中泵入该苯胺类废水，按照H2O2与苯胺类废水以1:100的体积比投加H2O2，再加硝酸调节废水pH值至3.0~4.0，控制水温为常温。选用功率为55W的紫外灯，接通电源，打开紫外灯开始进行光催化氧化反应，约150min后反应完毕。取样测定水中苯胺、硝基苯等主要污染物的含量及水的色度。最终出水的苯胺浓度降至0.56mg/L，COD浓度降至约700mg/L，色度降至约150倍。
实施例3
(1)光催化氧化反应装置：同实施例1;
(2)苯胺类废水的处理
苯胺类废水：某化工企业的苯胺类废水，原水苯胺浓度为40mg/L，COD浓度约为1800mg/L，色度约为20200倍。向反应池中泵入该苯胺类废水，按照H2O2与苯胺类废水以1:500的体积比投加H2O2，再加硝酸调节废水pH值至3.0~4.0，控制水温为常温。选用功率为55W的紫外灯，接通电源，打开紫外灯开始进行光催化氧化反应，约180min后反应完毕。取样测定水中苯胺、硝基苯等主要污染物的含量及水的色度。最终出水的苯胺浓度降至0.80mg/L，COD浓度降至约800mg/L，色度降至约300倍。