申请日2018.07.06
公开(公告)日2018.11.06
IPC分类号C02F9/08; C02F1/32; C02F1/72; B01J23/847; C02F101/12
摘要
本发明公开了一种处理含游离氯废水的方法，包括以下步骤：将含游离氯废水进行光催化处理。本发明所述处理含游离氯废水的方法采用光催化的方式，用光催化过程中生成大量的活性自由基，将游离氯还原为Cl‑，以达到除去游离氯并净化水质的目的。本发明还公开了一种处理含游离氯废水的系统，本发明所述处理含游离氯废水的系统采用两个光催化装置进行光催化处理，能有效去除废水中的游离氯，且降低了处理的成本。
权利要求书
1.一种处理含游离氯废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：将含游离氯废水进行光催化处理。
2.如权利要求1所述处理含游离氯废水的方法，其特征在于，所述光催化处理之前还包括将含游离氯废水过滤的步骤。
3.如权利要求1所述处理含游离氯废水的方法，其特征在于，所述光催化处理之后还包括将光催化处理后的含游离氯废水进行曝气处理的步骤。
4.如权利要求1所述处理含游离氯废水的方法，其特征在于，所述光催化处理的催化剂为NiO和V2O5掺杂的二氧化钛;所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将二氧化钛粉末与偏钒酸铵溶液、硝酸镍溶液混合，搅拌0.5～2h，过滤，取滤渣;
(b)、将步骤(a)所得滤渣在500～600℃下煅烧3～5h;
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛。
5.如权利要求4所述处理含游离氯废水的方法，其特征在于，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.1～1%，所述V2O5的重量百分含量为2～20%;优选地，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.2～0.8%，所述V2O5的重量百分含量为5～10%;更优选地，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.8%，所述V2O5的重量百分含量为8%。
6.一种处理含游离氯废水的系统，其特征在于，包括光催化装置I和光催化装置II，所述光催化装置I和光催化装置II内均设有紫外灯管和涂覆有催化剂的涂覆板，所述光催化装置I的出水口与光催化装置II的进水口相连，所述紫外灯管平行于水流方向设置。
7.如权利要求6所述处理含游离氯废水的系统，其特征在于，所述光催化装置I的进水口设于光催化装置I的下部，所述光催化装置I的出水口设于光催化装置I的上部，所述光催化装置II的进水口设于光催化装置II的上部，所述光催化装置II的出水口设于光催化装置II的下部。
8.如权利要求7所述处理含游离氯废水的系统，其特征在于，所述光催化装置II内填充有离子交换树脂。
9.如权利要求6所述处理含游离氯废水的系统，其特征在于，所述涂覆板可拆卸地固设于光催化装置I和光催化装置II的内壁，所述紫外灯管与涂覆板平行设置。
10.如权利要求6所述处理含游离氯废水的系统，其特征在于，所述系统还包括过滤器和空气曝气池;所述过滤器的出水口与光催化装置I的进水口相连，所述空气曝气池的进水口与光催化装置II的出水口相连。
说明书
一种处理含游离氯废水的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法和系统，具体涉及一种处理含游离氯废水的方法和系统。
背景技术
游离氯，主要包括以次氯酸(HClO)、次氯酸根(ClO-)、氯酸根(ClO3-)以及溶解的单质氯形式存在的氯。这类物质主要出现在工业废水中，以Cl2为消毒剂的生活用水中也存在残余的游离氯。如不对其进行进一步的有效去除，不仅会腐蚀金属管道和设备，影响正常工艺的运作，更重要的是，在其它因素的作用下，它们会和水中的芳香类化合物作用，生成毒性更大、更难降解的芳香类含氯有机化合物。
现阶段，对这类废水的处理方法主要如下：
(1)曝气吹脱法。这类方法主要利用空气对含游离氯的废水进行曝气。一方面，可以将部分未溶解的化合物吹脱到空气中，以降低其在水中的浓度。另一方面，可以利用空气中的氧气，将溶解的游离氯都还原到稳定的Cl-再进行后续处理。但是，由于空气氧化性较弱，因此曝气反应的速度较慢，导致工艺效率低下。此外，被吹脱到空气中的游离氯会造成空气的二次污染。因此，这一类方法不适用于高浓度的游离氯废水处理。
(2)化学氧化法。这类方法主要是通过投加具有较强还原性的化学药剂，如Na2SO3、Na2S2O3、Na2S试剂等，将游离氯都还原到稳定的Cl-，它的优点在于反应速度快，单位时间内可以处理含量更多的、浓度更大的游离氯废水。此外，它还能降解部分含氯有机化合物。但是，它需要消耗大量的化学药剂，还需要对后续的高盐废水进行进一步的处理。因此会导致成本成倍的增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种处理含游离氯废水的方法和系统。
为实现上述目的，所采取的技术方案：一种处理含游离氯废水的方法，包括以下步骤：将含游离氯废水进行光催化处理。
本发明将含游离氯废水经过光催化处理，光催化剂在紫外光的作用下，会产生大量强氧化性的羟基自由基(·OH)，这些羟基自由基能对污染物中的Cl2、ClO-、ClO3-进行降解，生成无毒无害的Cl-，从而达到去除污染物的目的。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理之前还包括将含游离氯废水过滤的步骤。过滤的目的是除去废水中的固体杂物。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理之后还包括将光催化处理后的含游离氯废水进行曝气处理的步骤。曝气的目的是尽可能地除去废水中剩余的挥发性污染物。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理的催化剂为NiO和V2O5掺杂的二氧化钛;所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将二氧化钛粉末与偏钒酸铵溶液、硝酸镍溶液混合，搅拌0.5～2h，过滤，取滤渣;
(b)、将步骤(a)所得滤渣在500～600℃下煅烧3～5h;
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛。
本发明所述光催化处理的催化剂可以采用二氧化钛或其他方法制得的光催化剂，优选采用上述方法制备的NiO和V2O5掺杂的二氧化钛作为催化剂。该复合催化剂能有效提高光的吸收效率，同时避免电子与空穴的简单复合。采用上述方法制得的催化剂的光催化效率高，且催化剂的制备方法简单，可以批量生产。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.1～1%，所述V2O5的重量百分含量为2～20%。采用上述NiO和V2O5的掺杂量时，能达到较高的催化效率。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的更优选实施方式，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.5～0.8%，所述V2O5的重量百分含量为5～10%。采用上述NiO和V2O5的掺杂量时，对于本发明的含游离氯废水中的游离氯去除效率更高。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的最优选实施方式，所述NiO和V2O5掺杂的二氧化钛中，所述NiO的重量百分含量为0.8%，所述V2O5的重量百分含量为8%。采用上述NiO和V2O5的掺杂量时，采用上述NiO和V2O5的掺杂量时，对于本发明的含游离氯废水中的游离氯去除效率最高。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述步骤(a)之前还包括步骤(a1)：将二氧化钛粉末用碱液清洗，然后用去离子水洗去表面的碱液。碱液清洗的目的是出去二氧化钛粉末表面的油污。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，光催化处理过程中，所述催化剂通过与水性聚氨酯涂料混合均匀后负载于载体上。
本发明的另一目的在于提供一种处理含游离氯废水的系统，所述系统包括光催化装置I和光催化装置II，所述光催化装置I和光催化装置II内均设有紫外灯管和涂覆有催化剂的涂覆板，所述光催化装置I的出水口与光催化装置II的进水口相连，所述紫外灯管平行于水流方向设置。
本发明所述处理含游离氯废水的系统采用两个光催化装置进行光催化处理，能有效去除废水中的游离氯，且降低了处理的成本。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述光催化装置I的进水口设于光催化装置I的下部，所述光催化装置I的出水口设于光催化装置I的上部，所述光催化装置II的进水口设于光催化装置II的上部，所述光催化装置II的出水口设于光催化装置II的下部。
废水从光催化装置I的下部进入，可以保证含高浓度的游离氯废水尽可能的停留在光催化装置I中，并与涂覆板接触，以保证尽可能的反应完全。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述光催化装置II内填充有离子交换树脂。所述离子交换树脂为苯乙烯型离子交换树脂。
光催化装置II内填充有离子交换树脂的目的一方面是尽可能增加废水的停留时间，降低水流的流速，保护内部的机件不被损坏;另一方面，离子交换树脂可以吸附废水中的部分污染物(重金属盐类，小分子有机物)。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述涂覆板可拆卸地固设于光催化装置I和光催化装置II的内壁，所述紫外灯管与涂覆板平行设置。涂覆板的可拆卸设置方便涂覆板的更换，所述紫外灯管与涂覆板平行设置可以保证光催化的充分进行。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述装置还包括过滤器和空气曝气池;所述过滤器的出水口与光催化装置I的进水口相连，所述空气曝气池的进水口与光催化装置II的出水口相连。过滤器可以除去废水中的固体杂物，空气曝气池可以除去废水中剩余的挥发性污染物(VOCs，包括甲醛、苯、甲苯等小分子有机物)，以使废水的处理更彻底。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种处理含游离氯废水的方法，本发明所述处理含游离氯废水的方法采用光催化的方式，用光催化过程中生成大量的活性自由基，将游离氯还原为Cl-，以达到除去游离氯并净化水质的目的。本发明还提供了一种处理含游离氯废水的系统，本发明所述处理含游离氯废水的系统采用两个光催化装置进行光催化处理，能有效去除废水中的游离氯，且降低了处理的成本。