专利名称：以电气石为催化剂的水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种以电气石为催化剂的水处理方法。
背景技术：
在水源水、地下水、地表水和工业废水中都不同程度地含有各种难降解有机污染物，如各种杀虫剂、除草剂、染料等。这些难降解有机物成分复杂，含有这些有机物的水如不经处理或处理未达标排放，不仅污染水体，直接危害人类健康，而且毒害水生动植物，破坏水体、土壤生态系统。然而这些有机物很难在自然条件下或用微生物降解，采用传统生化处理很难使其达标排放；其它如过滤法、沉淀法、及吸附法等物理处理方法，仅仅是“污染转移”，会造成对环境的二次污染。八十年代国际上发展起来的催化湿式氧化方法，是在含贵金属催化剂作用下，在高温高压条件下用氧化或空气直接将污水中的有机物氧化成CO2、H2O等无害物质，以达到净化的目的。该方法COD去除率可达90～99％，但该方法要在反应釜中高温、高压条件下进行。由于该方法所用的催化剂的成本高，反应条件苛刻，一直难以推广使用。光催化氧化法对高浓度的有机染料废水，由于受透光性的限制，处理效果也不甚理想。
以铁盐和过氧化氢组合的Fenton试剂氧化法是一种有效的处理方法，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以降解的有机物的氧化处理，该方法反应速度快，处理效率高，去除率可达90％。但是使用该方法使溶液中的Fe2+浓度升高，处理后的水可能带有颜色，处理后的水要加碱沉淀Fe2+离子和调节溶液pH值，使得废水处理工艺较复杂。同时Fenton试剂处理需在酸性条件下(pH＝3.5)进行，过程不易控制，且需要耐腐蚀设备，在中碱性条件下会产生Fe(OH)3沉淀，实际应用时存在较大局限性。
电气石(Tourmaline)是一类由Na、Al、Ca、Mg、B和Fe等元素组成的环状硅酸盐矿物，以其压电性和热电性著称。自1989年日本学者Kubo首次发现电气石存在自发电极、电气石微粒周围存在静电场现象，就此对电气石微粉的电场效应展开了一系列应用研究，现在已经被广泛应用于环保、人体保健、水产养殖等领域。电气石环境方面的主要功能，表现为对空气粉尘的吸附和有害气体的吸附降解，工业废水的处理和水质的净化，增强饮用水的活性，可在空气中产生负离子，发射远红外线改善人体血液循环，在室内涂料中加入电气石具有去除室内空气污染和有益人体健康功能等。
发明内容
本发明的目的是提供一种以电气石为催化剂的水处理方法。
以电气石为催化剂，以过氧化氢为氧化剂的催化氧化水处理方法。
具体是按电气石与待处理水的重量体积比为0.5～4g∶100ml的比例将电气石加入待处理水中，加热到25～60℃并搅拌，再按30％过氧化氢溶液与待处理水的体积比为0.1～3ml∶100ml的比例滴加30％过氧化氢溶液，继续搅拌30～150分钟，过滤。
发明使用电气石的粒径为200～2000目。
本发明的优点如下1)采用电气石为催化剂的催化氧化水处理方法，是通过电气石的自发电极性促进过氧化氢的分解，产生高活性的羟基自由基，从而提高了过氧化氢氧化去除水中有机污染物的能力；处理后水中的有机物去除率可达到80％以上，并且在反应过程中产生的中间产物也能最终实现降解，TOC去除率达到了90％以上。
2)本发明的以电气石为催化剂的催化氧化水处理方法，尤其适用于含有难降解有机污染物的地下水、工业废水、天然地表水的深度处理以及水产养殖废水处理。
3)采用电气石为催化剂，具有优异的机械化学稳定性，对环境无污染，可重复利用，降低了水处理成本，易于推广实施。
图1是亚甲基蓝COD去除率示意图；图2是不同初始浓度苯酚的去除率示意图。
具体实施例方式
本发明的一种水处理方法是以电气石为催化剂的水处理方法，所采用的电气石是由Na、Al、Ca、Mg、B和Fe等元素组成的环状硅酸盐矿物，以其压电性和热电性和存在永久性自发电极著称。电气石被看作是一对电偶极子，在其表面厚度十几微米范围内存在107V/m～104V/m的高电场，表现为在一端产生“正电极”，在另一端产生“负电极”，过氧化氢既是强氧化剂又是还原剂，可在电气石负极表面接受电子，在电气石颗粒的正极给出电子，通过一系列链式反应，产生高活性的羟自由基，使有机物降解；电气石具有发射远红外线作用，红外线可使水分子团(H2O)n减小，即在远红外线和电场的综合作用下体系发生下列反应
上述反应加速了水的离子化进程，有利于·OH的形成，从而提高催化氧化效率。除此之外，电气石颗粒表面的悬键及铁等过渡金属离子形成的表面位不但提供了吸附有机物的活性位点，使有机物富集在其表面，提高了氧化速度；而且对H2O2的分解生成羟基自由基也有一定的促进作用。
本发明的水处理所用的催化剂可以重复使用，将使用后的电气石收集到一起，放到再生干燥炉中进行处理，或者光照下均可实现电气石的再生。
本发明结合以下实例作进一步的说明。
实施例1废水来自某钢铁集团公司生化处理后的焦化废水，主要污染物指标见表1.
表1 废水中主要污染物指标
取100ml的废水，加入粒度为200目的电气石4.0g，25℃下搅拌，缓慢滴加3ml 30％H2O2溶液，反应150min后过滤，测定处理后废水色度、氰离子、氟离子和CODCr，见表2。
表2 废水处理后污染物指标
试验结果表明，本发明在有效去除色度的同时，能去除生化处理后焦化废水中80.3％的CODCr、89.5％的氨氮化合物，并有效地降低了氰离子和氟离子的含量。
实施例2取100ml亚甲基蓝浓度为20mg/L的染料废水，加入粒度为400目的电气石1.0g，于60℃搅拌，缓慢滴加1ml 30％H2O2溶液，于不同的时间测定亚甲基蓝溶液COD，得出COD去除率见图1。
实施例3分别取100ml初始浓度为5mg/L、10mg/L、30mg/L、40mg/L的苯酚溶液，加入粒度为2000目的电气石0.5g，于40℃下搅拌，缓慢滴加0.1ml 30％H2O2溶液，于不同的时间测定苯酚的去除率，见图2。
实施例4取100ml甲基橙浓度为35mg/L的废水，加入粒度为1000目的电气石1.5g，于30℃下搅拌，缓慢滴加0.5ml 30％H2O2溶液，反应30min后过滤，测定甲基橙处理前后的CODcr，计算得出CODcr去除率为86.1％。
权利要求
1.一种以电气石为催化剂的水处理方法，其特征在于以电气石为催化剂，以过氧化氢为氧化剂的水处理方法。
2.根据权利要求1所述的一种以电气石为催化剂的水处理方法，其特征在于，按电气石与待处理水的重量体积比为0.5～4g∶100ml的比例将电气石加入待处理水中，加热到25～60℃并搅拌，再按30％过氧化氢溶液与待处理水的体积比为0.1～3ml∶100ml的比例滴加30％过氧化氢溶液，继续搅拌30～150分钟，过滤。
3.根据权利要求1所述的一种以电气石为催化剂的水处理方法，其特征在于，电气石的粒径为200～2000目。
全文摘要
本发明公开了一种以电气石为催化剂的水处理方法。本发明的水处理方法是以电气石为催化剂、过氧化氢为氧化剂，电气石与待处理水的重量体积比为0.5～4g∶100ml，30％过氧化氢溶液与待处理水的体积比为0.1～3ml∶100ml，处理温度为25～60℃。本发明的水处理方法增强了去除水中难降解有机污染物的能力、水中有机物矿化和过氧化氢的利用率，而且电气石可以重复利用，具有操作过程简单，氧化效率高的优点，具有很好的应用前景。
文档编号C02F1/72GK1843968SQ200610050458
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月21日 优先权日2006年4月21日
发明者夏枚生, 胡彩虹, 张红梅, 宋保强 申请人:浙江大学