公布日：2023.12.22
申请日：2022.06.14
分类号：C02F1/74(2006.01)I;B01D67/00(2006.01)I;B01D71/02(2006.01)I;B01D69/02(2006.01)I;B01D65/08(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种含有机污染物废水的处理方法，该方法利用催化膜原位活化废水中的空气微纳米气泡，进而氧化降解去除有机污染物。构建催化陶瓷膜原位活化空气微纳米气泡体系，不仅可以改善空气微纳米气泡的活性物种产生数量，达到提升污染物去除效率的目的，同时也缓解了传统水处理工艺中膜浓缩液的产生以及膜污染问题，并且也避免了催化活化过程中催化剂回收困难的问题。
权利要求书
1.一种含有机污染物废水的处理方法，所述方法利用催化膜原位活化废水中的空气微纳米气泡，进而氧化降解去除有机污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机污染物为能够被羟基自由基氧化的有机物，优选地，所述有机污染物选自吩噻嗪类有机物中的一种或几种，优选为吩噻嗪或具有氨基类取代基的吩噻嗪类有机物，更优选为吩噻嗪或具有二甲氨基取代基的吩噻嗪类有机物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化膜为片状二氧化锰表面改性的氧化铝陶瓷膜，通过氧化铝陶瓷膜与前驱体溶液进行水热反应进行制备，所述前驱体溶液为含有高锰酸钾和二价锰盐的水溶液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述催化膜通过包括以下步骤的方法制备得到：步骤1、对氧化铝陶瓷膜进行预处理；步骤2、将预处理后的氧化铝陶瓷膜置于前驱体溶液中进行水热反应，得到陶瓷膜Ⅰ；步骤3、煅烧陶瓷膜Ⅰ，得到催化膜。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述预处理包括水洗、碱洗和酸洗，酸洗后经去离子洗至中性后烘干。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述前驱体溶液包含KMnO4和二价锰盐；所述二价锰盐为水溶性二价锰盐，优选为硫酸锰和/或二氯化锰，更优选为硫酸锰；前驱体溶液中，所述二价锰盐的浓度为1.5-8g/L，优选为2.0-6g/L，更优选为2.5-4.5g/L；所述KMnO4的浓度为4-16g/L，优选为6-14g/L，更优选为8-12g/L；所述水热反应温度为110-190℃，优选为120-170℃，更优选为130-150℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述煅烧温度为300-600℃，优选为350-550℃，更优选为400-500℃；所述煅烧为在空气气氛中进行。
8.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述含有机污染物废水中，有机污染物的浓度为10-80mg/L，优选为15-70mg/L，更优选为20-60mg/L。
9.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，处理废水时，使所述废水与空气微纳米气泡的体积比为(9-48):1，优选为(12-34):1，更优选为(15-20):1；所述空气微纳米气泡的平均粒径为70-130nm，优选为80-120nm，更优选为90-110nm；单位催化膜面积上，废水流速为1.73mL·h-1·cm-2-4.03mL·h-1·cm-2；所述废水温度为10-45℃，优选为15-40℃，更优选为18-35℃。
10.一种陶瓷催化膜原位活化空气微纳米气泡污水处理系统以及利用该系统对含有机污染物废水处理的方法，其特征在于，所述系统包括催化陶瓷膜组件(1)、废水槽(2)、微纳米气泡发生器(3)、曝气头(4)、控温铜管(5)、净水池(6)、蠕动泵(7)和温度测量部件(8)；所述催化陶瓷膜组件(1)包括上端膜堵头(101)、多通道催化陶瓷膜(102)和下端膜堵头(103)，所述多通道催化陶瓷膜(102)内部设置多通道，其为利用带有内部多通道的氧化铝陶瓷膜与前驱体溶液进行水热反应进行制备，所述前驱体溶液为含有高锰酸钾和二价锰盐的水溶液；所述多通道催化陶瓷膜(102)上下两端分别设置上端膜堵头(101)和下端膜堵头(103)，上端膜堵头(101)设置有处理后废水出口，所述催化陶瓷膜组件(1)与净水池(6)通过管路相连通。
发明内容
为解决上述问题，本发明中提供了一种含有机污染物废水的处理方法，所述方法利用二氧化锰表面改性氧化铝陶瓷膜制备得到催化膜，赋予陶瓷膜催化活化性能，使催化膜对空气微纳米气泡进行催化，构建催化陶瓷膜原位活化空气微纳米气泡体系，不仅可以改善空气微纳米气泡的活性物种产生数量，达到提升污染物去除效率的目的，同时也缓解了传统水处理工艺中膜浓缩液的产生以及膜污染问题，并且也避免了催化活化过程中催化剂回收困难的问题，从而完成本发明。
本发明的目的在于提供一种含有机污染物废水的处理方法，所述方法利用催化膜原位活化废水中的空气微纳米气泡，进而氧化降解去除有机污染物。
所述有机污染物为能够被羟基自由基氧化的有机物，优选地，所述有机污染物选自吩噻嗪类有机物中的一种或几种，优选为吩噻嗪或具有氨基类取代基的吩噻嗪类有机物，更优选为吩噻嗪或具有二甲氨基取代基的吩噻嗪类有机物。
所述催化膜为片状二氧化锰表面改性的氧化铝陶瓷膜，通过氧化铝陶瓷膜与前驱体溶液进行水热反应进行制备，所述前驱体溶液为含有高锰酸钾和二价锰盐的水溶液。
所述催化膜通过包括以下步骤的方法制备得到：
步骤1、对氧化铝陶瓷膜进行预处理；
步骤2、将预处理后的氧化铝陶瓷膜置于前驱体溶液中进行水热反应，得到陶瓷膜Ⅰ；
步骤3、煅烧陶瓷膜Ⅰ，得到催化膜。
本发明的目的还在于提供一种陶瓷催化膜原位活化空气微纳米气泡污水处理系统，所述系统包括催化陶瓷膜组件、废水槽、微纳米气泡发生器、曝气头、控温铜管、净水池、蠕动泵和温度测量部件。
所述催化陶瓷膜组件包括上端膜堵头、多通道催化陶瓷膜和下端膜堵头。
所述多通道催化陶瓷膜上下两端分别设置上端膜堵头和下端膜堵头，上端膜堵头设置有处理后废水出口，所述催化陶瓷膜组件与净水池通过管路相连通。
本发明的再一目的在于提供一种利用所述陶瓷催化膜原位活化空气微纳米气泡污水处理系统处理含有机污染物废水的方法。
本发明中提供的含有机污染物废水的处理方法具有以下有益效果：
(1)本发明中的含有机污染物废水的处理方法利用二氧化锰表面改性氧化铝陶瓷膜制备得到催化膜，赋予陶瓷膜催化活化性能，能够大幅提高空气微纳米气泡产生自由基的数量，进而提高其氧化活性，达到提升污染物去除效率的目的。
(2)本发明制备使用催化膜处理含有机污染物废水，不涉及催化剂回收，简化工艺，不会产生传统水处理工艺中的膜浓缩液，通过空气微纳米气泡在催化膜表面的催化氧化，实现有机污染物的降解，，减少污染物在催化膜表面的沉积，延长陶瓷膜的使用寿命。
(3)本发明中催化膜的制备方法简单易行，容易控制，利用该催化膜进行有机废水的处理不会产生二次污染，处理效果高，能够有效提高处理效率，满足生产生活中有机废水处理的需求。
（发明人：余江;段雅龙;任平;张茹霞;韩鹏飞;刘敏;施王军;汪杰）