申请日2015.06.10
公开(公告)日2015.09.16
IPC分类号C02F1/32; C02F1/78
摘要
本发明O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法，包括以下步骤：⑴将难生物降解的废水引入反应器中并将所述废水的pH值调节至3.8～4.2;⑵在反应器的废水中加入O3 100～150mg/L、TiO2 3～5mg/L;将废水在反应器内停留3～4小时;⑶打开设置在反应器上光照强度为125w的紫外灯，光照0.5～5h;⑷紫外灯光照处理后将废水的pH值调至7.5～8.5;⑸处理后的废水排放;本发明利用了TiO2-UV光催化产生电子-空穴对的性能，空穴与水、电子与溶解氧反应分别产生·OH和O2-，能氧化去除绝大多数有机物;再利用O3较强的亲电性能，将O3与TiO2-UV协同使用提高TiO2-UV的光催化效率，使得对难生物降解废水的处理更为有效。
权利要求书
1.一种O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将难生物降解的废水引入反应器中并将难生物降解的废水的pH值调节至3.8～4.2;
所述难生物降解的废水的化学需氧量(COD)为220～320mg/L;
(2)在所述反应器的废水中加入O3 100～150mg/L;加入TiO2 3～5mg/L;将所述废水在反应器内停留3～4小时;
(3)打开设置在所述反应器上方的紫外灯，所述紫外灯的光照强度为125w(365nm)，光照时间为0.5～5h;
(4)紫外灯光照处理后将废水的pH值调至7.5～8.5;
(5)处理后的废水排放。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将反应器中的难生物降解废水的pH值调节至3.8～4;
(2)在所述反应器的废水中加入O3 120～130mg/L;加入TiO2 4mg/L，将所述废水在反应器内停留3.5小时;
(3)打开设置在所述反应器上方的紫外灯，所述紫外灯的光照强度为125w(365nm)，光照时间为0.5～5h;
(4)紫外灯光照处理后将废水的pH值调至7.8～8.2;
(5)处理后的废水排放。
说明书
O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说，是一种O3与TiO2-UV协同光催化处理废水的方法，尤其适合对难生物降解的废水进行处理。
背景技术
环境保护是当今深受人们关注的行业。废水处理是环保工作的主要内容之一。现代社会对石油的严重依赖使石油化工行业飞速发展。但是，石油化工行业上下游企业所产生的化工废水多具有化学需氧量(COD)高、盐度高、毒性大等特点，是目前典型的用生物降解方法难以处理的废水。在采用常规的物化处理方法或者生化处理方法很难满足目前的环保要求的情况下，高级氧化技术(AOP)成为人们在废水处理领域所关注的新技术。
高级氧化技术(AOP)是指在环境温度或压力下通过产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH)来氧化降解有机污染物的处理方法。其中，二氧化钛-紫外光(TiO2-UV)催化高级氧化技术的反应原理是在一定波长紫外光照射下，半导体会激发产生电子-空穴对，空穴会与水、电子与溶解氧反应，分别产生·OH和O2-，由于·OH和O2-都具有强氧化性，因此足以氧化绝大多数有机物。但是，光催化产生的电子-空穴对简单复合的几率较大，导致光催化效率很低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法;由于臭氧(O3)具有较强的亲电性能，因此将O3与二氧化钛-紫外光(TiO2-UV)协同使用能够提高TiO2-UV的光催化效率，从而提高难生物降解废水中有机物的去除率。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
一种O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将难生物降解的废水引入反应器中并将难生物降解的废水的pH值(用H2SO4)调节至3.8～4.2;
所述难生物降解的废水的化学需氧量(COD)为220～320mg/L;
(2)在所述反应器的废水中加入O3 100～150mg/L;加入TiO2 3～5mg/L;将所述废水在反应器内停留3～4小时;
(3)打开设置在所述反应器上方的紫外灯，所述紫外灯的光照强度为125w(365nm)，光照时间为0.5～5h;
(4)紫外灯光照处理后将废水的pH值调至7.5～8.5;
(5)处理后的废水排放。
一种O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将反应器中的难生物降解废水的pH值(用H2SO4)调节至3.8～4;
(2)在所述反应器的废水中加入O3 120～130mg/L;加入TiO2 4mg/L，将所述废水在反应器内停留3.5小时;
(3)打开设置在所述反应器上方的紫外灯，所述紫外灯的光照强度为125w(365nm)，光照时间为0.5～5h;
(4)紫外灯光照处理后将废水的pH值调至7.8～8.2;
(5)处理后的废水排放。
本发明的方法对难生物降解的废水的处理原理为：
在O3与TiO2-UV协同光催化反应中，pH是光降解过程中的一个重要因素。在通常情况下，TiO2分散的越好，受UV照射的面积就越大，产生的电子-空穴对就越多，光催化活性也就越高。而溶液的pH能改变颗粒表面的电荷，从而改变颗粒在溶液中分散的情况。
在O3与TiO2-UV协同光催化反应中，O3的投加量是光降解过程中另一个重要因素。O3的投加量越高，废水中有机物的去除效果越好，但是，相应的处理成本也越高。因此，对O3的投加量也是有讲究的。
在O3与TiO2-UV协同光催化反应中，TiO2的投加量是光降解过程中的第三个重要因素。COD去除速率与TiO2的投加量并非呈线性关系，TiO2投加量增加到一定浓度时，COD的去除速率反而会减小，这可能是因为催化剂浓度过大出现了催化剂对光照的遮挡。另外，高浓度的催化剂与反应液的接触面增大，催化剂及其表面有机物得到光量子的几率会有所降低。因此，对TiO2的投加量也是有讲究的。
紫外光照强度是O3与TiO2-UV协同光催化反应中另一个重要参数。在紫外光光照强度为125w(365nm)的条件下，半导体的催化效果最好。
此外，反应时间也是O3与TiO2-UV协同光催化反应中另一个重要参数。通常情况下，反应时间越长，反应越充分，去除效率越高。但是，在实际应用中所需要的相应的反应器体积也需要增大。
本发明的积极效果是：
(1)提供了O3与TiO2-UV协同光催化处理难生物降解废水的方法;由于O3具有较强的亲电性能，因此将O3与TiO2-UV协同使用能够提高TiO2-UV的光催化效率，从而提高难生物降解废水中有机物的去除率。
(2)在O3与TiO2-UV协同光催化处理过程中，一方面，O3能带走二氧化钛光致电子空穴对中的电子，提高光催化效率;另一方面，O3本身可以直接作用于有机物，也可以与紫外光或自由电子反应生成自由基而与有机物发生反应，从而使得对难生物降解废水的处理更为有效。
(3)是一种很有前途的水处理技术。