专利名称：水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境工程中采用催化湿式氧化法处理高浓度、难降解工业废水的技术领域，尤其涉及一种水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用。
背景技术：
兰炭废水是一种由中低变质程度的块煤在中低温干馏生产兰炭(焦炭的一种)过程中产生的工业废水,它的水质成分极为复杂,其中COD成分以杂环芳香烃类和高级杂元酚类物质为主，COD高达20000 50000mg/L，处理难度很大。这种高浓度、难降解工业废水，不能直接应用生化法来进行处理，而采用物理和化学方法直接处理成本极高，目前具有代表性的技术是以煤气为热源的污水焚烧技术来处理兰炭废水，但是该技术需要消耗大量的能源(煤气)，处理后的出水以气态形式排放，热量和水都不能进行回用。兰炭生产企业大多在我国西部(陕西、内蒙古、甘肃、宁夏、新疆一带)缺水和生态系统脆弱地区，兰炭废水的污染给企业的可持续性发展和当地的生态环境带来巨大的压力，研发新的废水处理技术用于降低兰炭废水COD以及提高其可生化性，势在必行。催化湿式氧化技术为高浓度难生物降解的有机废水提供了一种有效的新型处理技术，它是指在高温、高压、液相中用氧气或者空气作为氧化剂，在催化剂的作用下，使有机废水分别氧化为CO2, H2O, N2等无害物质的一种处理方法。在西安科技大学的同类技术中，采用浸溃法制备催化剂CuO/Y-Al2O3,以废水CODcr去除率为指标，考察了 Cu负载量对催化活性的影响；其次，为了提高催化剂的活性和稳定性，选择添加了第二活性组分Mn及结构助剂Ce，制备了催化剂CuO-MnO2-CeO2/Y-Al2O3，并确定了实验室条件下的最佳反应条件反应温度为150°C，氧气分压为1.6MPa、搅拌速度为500 r/min，进水pH值为8。在此条件下，反应2h后，CODcr去除率为77. 8%，色度去除率达80. 6%。
发明内容
本发明的目的是提出一种水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，降低对反应条件的要求，缩短反应时间，提高催化湿式氧化反应过程中对污染物的去除效率，提高兰炭废水的可生化性。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，向兰炭废水中通入工业氧气，在反应温度为60 300°C、氧气分压为O. 5 2. 5Mpa、pH为7 8的条件下，向废水中加入水不溶性酞菁催化剂O. I O. 4g/L，反应90 180min后，处理后废水的COD去除率50 90%, B0D5/C0Dra0. 5 O. 9。所述工业氧气与兰炭废水在标准状态下的体积比为(I. 13 5. 65) I。所述水不溶性酞菁催化剂为全氯取代酞菁铜、全氯取代酞菁铁、全氯取代酞菁锌和全氯取代酞菁钴中的一种。
本发明的作用机理是氧气在催化剂表面被有效活化，形成活性自由基(主要以羟基自由基OH ·为主，)与吸附在催化剂表面的有机物充分反应，从而将有机物氧化成低分子酸和C02、H2O, N2、无机盐等，当兰炭废水的COD值范围在25000 40000mg/L时，废水的COD去除率可达到50 90%，(相同反应条件下无催化剂时，COD去除率为28% )。本发明使用的全氯取代金属酞菁催化剂，热稳定性和化学稳定性都很好，电子结构容易诱导电子跃迁，催化性能优异。与现有技术相比，本发明的有益效果是I)兰炭废水中高浓度、难降解的有机污染物经处理后，有机物浓度降低，生物毒性极大改善，形成的短链羧酸有较好的可生化性，使后续常规的生化处理成为可能，还可以联合其他深度处理技术的进一步提高出水质量。2)采用全氯取代金属酞菁催化剂，大大提高了催化湿式氧化反应过程中污染物的去除效率，并且简化了反应条件，反应时间缩短、反应温度降低、反应压力减小，使催化湿式 氧化这种能耗高、反应条件苛刻的工艺得以在兰炭污水处理工艺中进行应用。3)经催化湿式氧化处理后兰炭废水的COD去除率在50 90%，B0D5/C0Dcr从
O.I O. 2提高到O. 5 O. 9，反应后的出水可以直接进行生化和深度处理，出水可以进行中水回用，不但彻底解决了兰炭废水的污染问题，同时可以对这部分废水进行回用，节约了新鲜水资源，保证了企业的健康可持续性发展。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明实施例I 实施例12中分别采用催化湿式氧化法处理兰炭废水，针对不同催化剂和反应条件，具体工艺条件和处理对比结果见表I。表I全氯取代金属酞菁催化剂处理兰炭废水结果
权利要求
1.水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，其特征在于，向兰炭废水中通入工业氧气，在反应温度为60 300°C、氧气分压为0. 5 2. 5Mpa、pH为7 8的条件下，向废水中加入水不溶性酞菁催化剂0. I 0. 4g/L,反应90 180min后,处理后废水的 COD 去除率 50 90%, B0D5/C0Dcr 0. 5 0. 9。
2.根据权利要求I所述的水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，其特征在于，所述工业氧气与兰炭废水在标准状态下的体积比为(1. 13 5. 65) :1。
3.根据权利要求I所述的水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，其特征在于，所述水不溶性酞菁催化剂为全氯取代酞菁铜、全氯取代酞菁铁、全氯取代酞菁锌和全氯取代酞菁钴中的一种。
全文摘要
本发明涉及环境工程领域，尤其涉及一种水不溶性全氯取代金属酞菁催化剂在兰炭废水中的应用，其特征在于，向兰炭废水中通入工业氧气，在反应温度为60～300℃、氧气分压为0.5～2.5Mpa、pH为7～8的条件下，向废水中加入水不溶性酞菁催化剂0.1～0.4g/L，反应90～180min后，处理后废水COD去除率50～90%，BOD5/CODcr 0.5～0.9。与现有技术相比，本发明的优点是兰炭废水中高浓度、难降解的有机污染物经处理后，有机物浓度降低，生物毒性极大改善，形成的短链羧酸有较好的可生化性，使后续常规的生化处理成为可能，还可以联合其他深度处理技术进一步提高出水质量，保证企业可持续性发展。
文档编号C02F1/74GK102701397SQ201210205950
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者孟庆锐, 安路阳, 李超, 王春旭, 王钟欧, 赵素娟 申请人:中钢集团鞍山热能研究院有限公司