专利名称：一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法
一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法技术领域：
一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法本发明是关于一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法。
背景技术：
近年来，具有“三致”作用或内分泌干扰作用的新型药物类污染物 (Pharmaceuticals，简称PhACs)在地表水环境中的不断出现引起了各国学者越来越为广 泛的关注，已经成为继持久性有机污染物(POPs)、内分泌干扰物(EDCs)之后国际上又一类 被广泛关注的低浓度、高毒性水环境污染物。在地表水中PhACs的浓度虽然较低，但其对人 体健康与生态环境的影响却具有长期性、潜在性和灾难性的特点，越来越多的研究证实了 水体低浓度、高毒性PhACs暴露的风险性和危害性。然而，常规的水处理技术在去除水中低 浓度、高稳定性PhACs方面存在诸多缺陷，如除污染效能低、化学药剂投量高、生物中毒现 象显著。为解决水体中低浓度、高稳定性PhACs的污染问题，亟待开发新型、高效、经济的水 深度处理技术，解决PhACs污染问题。作为发展中国家的人口大国，我国PhACs的使用量巨大。目前，已经获得国家药准 字生产的药品多达186552种，每年仅用于牲畜的抗生素类药物就高达6000多吨。2001年， 我国药品销售总额达2301亿元；2002年，我国仅青霉素一项的产量就达2. 2万吨。由此可 见，我国水体普遍存在PhACs的潜在污染。因此，提出适合我国国情的新型、高效、经济的水 深度处理技术，解决PhACs污染问题迫在眉睫。催化臭氧氧化技术没有向工艺中引入其他能量和有毒有害的化学药剂，催化剂可 一次性填装于反应器内，操作简单、便于在实际的水处理工艺中应用。但目前所采用的催化 剂普遍存在催化效率低、成本高、且具有一定的选择性，难以满足实际需求。因此，迫切需要 开发和制备经济高效的催化剂，应用于催化臭氧氧化技术之中，以解决水中低浓度、高稳定 性的PhACs的污染物的去除问题。污泥基活性炭以污水处理厂剩余污泥为原料，添加玉米芯等生物质和活化剂等制 备而成。其最大特点是制备生产成本低廉，同时活性炭比表面积价高、微孔发达以及表面化 学官能团。这些优点使得污泥基活性炭利于在催化臭氧氧化技术去除水中低浓度、高稳定 性的PhACs的污染物的领域应用，实现了既可以解决水体PhACs污染问题，又资源化利用了 城市污水厂剩余污泥，提出了一条“以废治废”水处理新途径。
发明内容
本发明的目的是为了解决我国水体中存在的低浓度、高稳定性药物类污染物污 染问题，而提出的一种水深度处理技术——污泥基活性炭催化臭氧氧化技术。污泥基催 化臭氧氧化水处理方法待处理水先进行混凝_沉淀预处理，而后进行污泥基活性炭催化 臭氧氧化处理，然后经后处理即可出水。污泥基活性炭催化臭氧氧化水处理方法中，臭 氧投量为2. 7-3. 3mg/L，催化剂投量为20_30mg/L，臭氧、催化剂和污染水体的接触时间为 30-40min，受污染水体中药类污染物浓度在300-700 μ g/L范围，受污染水体pH在6_8范围。本发明以污泥基活性炭为催化剂，催化臭氧氧化水中低浓度、高稳定性药类污染 物布洛芬去除率为99. 9%以上。污泥基活性炭催化剂活性显著，催化臭氧氧化技术除污染 效能较高。此外，污泥基活性炭具有极强的催化臭氧分解能力，表面污泥基活性炭可以催化 臭氧分解，产生强氧化能力的羟基自由基，强化去除水中存在的低浓度、高稳定性药类污染 物。本发明的特色在于污泥基活性炭催化剂的应用，大大降低了催化剂的制备成本， 解决了剩余污泥处置的难题；同时强化臭氧分解，产生氧化能力的羟基自由基，实现对水中 存在的低浓度、高稳定性药类污染物的高效去除。附图表说明
图1污泥基活性炭催化臭氧分解能力图2污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物布洛芬效能
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式催化臭氧氧化水处理方法受污染水体先进行混 凝_沉淀预处理后，再进行催化臭氧氧化处理，然后经后处理出水；污泥基活性炭催化臭氧 氧化水处理方法中，臭氧投量为2. 7-3. 3mg/L，催化剂投量为20_30mg/L，臭氧、催化剂和污 染水体的接触时间为30-40min，受污染水体中药类污染物浓度在300-700 μ g/L范围，受污 染水体pH在6-8范围，其中催化剂污泥基活性炭为城市污水厂剩余污泥，玉米芯和活化剂 混合后，经浸渍、烘干、高温活化及酸洗涤和水洗涤等步骤制备而成。本实施方式所使用的污泥基催化臭氧氧化反应系统与水厂现有臭氧氧化系统完 全相同，受污染水体预处理和后处理工艺完全采用现有工艺，无须水处理设备。本实施方式 催化臭氧氧化反应器可为间歇式反应器，也可为连续式反应器或多级联用反应系统。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是臭氧投量为 1. 8-2. 2mg/L，其他方式与实施方式一相同。本实施方式对水中微量药物布洛芬的去除效率为80%。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是污泥基活性炭催化剂投 量为95-105mg/L，其他方式与实施方式一相同。本实施方式对水中微量药物布洛芬的去除效率大于99. 9%。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是臭氧投量为 1. 8-2. 2mg/L，污泥基活性炭催化剂投量为95_105mg/L，其他方式与实施方式一相同。本实施方式催化臭氧氧化水处理方法受污染水体先进行混凝_沉淀预处理后， 再进行催化臭氧氧化处理，然后经后处理出水；污泥基活性炭催化臭氧氧化水处理方法中， 臭氧投量为1. 8-2. 2mg/L，污泥基活性炭催化剂投量为95_105mg/L，臭氧、催化剂和污染水 体的接触时间为30-40min，受污染水体中药类污染物浓度在300-700 μ g/L范围，受污染水 体pH在6-8范围，其中催化剂污泥基活性炭为城市污水厂剩余污泥，玉米芯和活化剂混合 后，经浸渍、烘干、高温活化及酸洗涤和水洗涤等步骤制备而成。本实施方式所使用的污泥基催化臭氧氧化反应系统与水厂现有臭氧氧化系统完 全相同，受污染水体预处理和后处理工艺完全采用现有工艺，无须水处理设备。本实施方式催化臭氧氧化反应器可为间歇式反应器，也可为连续式反应器或多级联用反应系统。
本实施方式对水中微量药物布洛芬的去除效率大于99. 9%。
权利要求
一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特征在于以污泥基活性炭为催化剂，催化臭氧分解，产生强氧化能力的羟基自由基，实现水中低浓度、高稳定性微量药物的强化去除，显著改善水质，保障水质安全。
2.根据权利要求1所述污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特征 在于催化剂是以城市剩余污泥为主要原料，并添加玉米芯及活化剂氯化锌，经浸渍、烘干、 高温活化及酸洗涤和水洗涤等步骤制备而成。
3.根据权利要求1所述污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特征 在于催化剂污泥基活性炭的BET比表面积为=712. 81m2 .g—1，总孔容积=0. 48m2 .g—1，平均 孔径为=2. 71nm，表面酸性官能团=1. 41mmol/g，表面碱性官能团=0. 72mmol/g。
4.根据权利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特 征在于工艺所需臭氧浓度为2. 7-3. 3mg/L。
5.根据权利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特 征在于工艺所需污泥基催化剂投量为20-30mg/L。
6.根据权利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特 征在于待处理水体中微量药物浓度范围为300-700 μ g/L。
7.根据权利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特 征在于待处理水体pH范围为6-8。
8.根据权利要求1所述的污泥基活性炭催化臭氧氧化去除水中微量药物的方法，其特 征在于，臭氧、污泥基活性炭和受污染水体的接触反应时间为30-40min。
全文摘要
本发明涉及一种污泥基活性炭催化臭氧氧化去除微量药物污染物，改善水质的方法，属于给水或污水深度处理技术领域。催化剂污泥基活性炭是以城市污水处理厂剩余污泥为主要制备原料，并添加玉米芯生物质及活化剂氯化锌制备而成。这种方法制备而成的活性炭催化剂，大大降低了催化臭氧氧化技术的生成成本。污泥基催化剂具有较大的比表面积，发达的孔径及丰富的表面官能团。这些特点使得污泥基催化剂不仅在催化臭氧分解过程中活性显著，同时其催化臭氧氧化水中微量药物的去除效果也十分显著。污泥基活性炭催化臭氧氧化技术可达到微量药物的99％以上去除效果。这些优点有利于污泥基活性炭催化臭氧氧化技术在饮用水或污水中微量药物污染物强化去除领域的生产应用，为水中微量药物污染物的强化去除技术提供一种有效方法。
文档编号C02F1/78GK101962238SQ20101027369
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者封莉, 张立秋, 李道静, 王红娟, 齐飞 申请人:北京林业大学