电场下氧化镁催化臭氧体系处理酸性废水的方法

电场下氧化镁催化臭氧体系处理酸性废水的方法
(一)技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种新的组合电场下氧化镁催化臭氧体系工艺对酸性废水中有机物的处理方法。
(二)

背景技术：

2.众所周知，水是生命之源，人们的生活与水资源息息相关。然而在人类社会快速发展的今天，全球的水资源污染问题日益严重，环保问题已成为当下人们必须要重视的发展主题之一。
3.随着人们社会经济的发展与进步，在自然水体中检测到药物、农药、激素、食品添加剂等新兴有机污染物含量日益增高。其中大部分的新兴污染物无法自然降解或者通过生化降解，部分污染物毒素较大，在自然界沉积后是会对人类的健康生活造成潜在威胁。高级氧化工艺能产生氧化性极强的含氧自由基，在生物难降解的有毒污染物处理上可直接矿化或进一步提高其可生化性，配合生化处理达到理想降解效果，受到了学术界和工业界的广泛研究和应用。
4.臭氧高级氧化技术是现在处理有机难降解废水是最具有应用前景的方法之一，具有强氧化性、极好的杀菌消毒和脱色作用、反应速度快的特点，但是臭氧在氧化有机物时一般通过直接氧化去除有机物，从而产生高选择性的缺陷。臭氧与其他高级氧化技术联用，产生氧化性更强的自由基，从而通过间接反应提高有机物的去除率和矿化度，克服单独臭氧选择性高的缺陷。固体碱mgo具有均相和异相催化臭氧作用的优势，mgo催化臭氧反应过程中，溶液ph会明显提升至碱性从而促进臭氧分解产生含氧自由基，通过实验证明mgo存在表面活性位能催化臭氧分解产生含氧自由基。但是mgo的水化作用会影响mgo催化臭氧的稳定性。
(三)

技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明的目的在于提供了一种电场下mgo催化臭氧体系用于处理水中有机污染物工艺。本发明是对现有的催化臭氧技术的改进，在电场下，mgo催化臭氧体系高效的降解水中有机污染物。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种电场下氧化镁催化臭氧体系处理废水的方法，所述方法为：
8.含有机污染物的待处理废水调节ph至2～7，加入mgo，搅拌溶解，过滤，所得滤液在搅拌和通入臭氧的条件下，插入通电的阳极与阴极，以降解待处理废水中的有机污染物；所述待处理废水的体积以所述mgo的质量计为10～100l/g(优选为40l/g)。
9.进一步，所述调节ph采用4mol/l～9mol/l的硫酸水溶液或质量分数为15％～30％的氢氧化钠水溶液。
10.进一步，所述臭氧以臭氧和氧气的混合气形式加入，所述混合气所含臭氧的浓度为40mg/l～70mg/l(优选50mg/l)，所述混合气的气体流量为0.1-5l/min(优选0.5l/min)。
11.进一步，所述的阳极与阴极间电压设为5.5～6.0v(优选5.8v)，电流密度调整至10～20a/m2(优选15a/m2)。
12.进一步，所述搅拌的速度为1000r/min，反应时间3～30min。
13.进一步，所述有机污染物为以c-h基团作为反应活性位点的化合物，如烯烃、芳族化合物、含氮化合物、含硫化合物、小分子酸类有机物中的一种或两种以上的混合物(优选为乙酸或n,n-二甲基乙酰胺，尤其优选n,n-二甲基乙酰胺)。
14.进一步，所述待处理废水中的有机污染物的浓度为1-1000mg/l(优选50-60mg/l)。
15.在废水中，难降解的小分子有机物的降解是难点。本发明优选降解小分子，并不意味着无法处理大分子有机物，相反，在大分子有机物上有更好的表现。
16.目前大部分废水中有机物最终降解都要成为乙酸然后再矿化为水和二氧化碳。
17.与现有技术相比，本发明所述的电场下mgo催化臭氧体系处理酸性废水中有机污染物具有以下有益效果：
18.(1)较单独臭氧、电解相比，电场下mgo催化臭氧体系可以产生大量含氧自由基，氧化能力强，克服了臭氧选择性强、电催化时间长等缺点，适用于大部分酸性废水中难降解有机污染物的快速降解。
19.(2)通过对电催化臭氧、mgo催化臭氧等组合工艺对比，电场下mgo催化臭氧体系处理水中难降解有机污染物的降解效率更高，效果更好。
(四)具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
21.实施例1：
22.采用本发明的电场下mgo催化臭氧体系处理含乙酸废水。
23.s1、配置200ml含有50mg/l的乙酸溶液，用5mol/l的硫酸溶液和质量分数为15％的氢氧化钠溶液将废水的ph调制酸性范围(2-7)；
24.s2、向s1中配制好的乙酸溶液中投入5mgmgo，并充分搅拌。
25.s3、将s2中的废水输送到反应器中，通入臭氧后外加电场，阴极板为不锈钢电极，阳极板材质为dsa电极，使其反应，臭氧的投加量为50mg/l(混合气中臭氧的浓度)，臭氧和氧气混合气的气流量为0.5l/min。阳极板与阴极板间电压设于5.8v，电流密度调整至15a/m2。反应过程中搅拌速度为1000r/min，反应时间12min，为反应器底部加入转子搅拌，搅拌速度为1000r/min，持续至反应结束。
26.实验开始，在0min,4min,8min,12min各取一个样检测。检测方法：乙酸采用thermofisher dionex ultimate3000高效液相色谱法。
27.含乙酸废水处理12min后效果如表1：
[0028][0029]
表1
[0030]
实施例2：
[0031]
采用本发明的电场下mgo催化臭氧体系处理含dmac(n,n-二甲基乙酰胺)废水。
[0032]
s1、配置200ml含有60mg/l的dmac(n,n-二甲基乙酰胺)溶液，用5mol/l的硫酸溶液和质量分数为15％的氢氧化钠溶液将废水的ph调制酸性范围(2-7)；
[0033]
s2、向s1中配制好的dmac(n,n-二甲基乙酰胺)溶液中投入5mgmgo，并充分搅拌。
[0034]
s3、将s2中的废水输送到反应器中，通入臭氧后外加电场，阴极板为不锈钢电极，阳极板材质为dsa电极，使其反应，臭氧的投加量为50mg/l(混合气中臭氧的浓度)，臭氧和氧气混合气的气流量为0.5l/min。阳极板与阴极板间电压设于5.8v，电流密度调整至15a/m2。反应过程中搅拌速度为1000r/min，反应时间12min，为反应器底部加入转子搅拌，搅拌速度为1000r/min，持续至反应结束。
[0035]
实验开始，在0min,3min,6min,9min各取一个样检测。检测方法：dmac(n,n-二甲基乙酰胺)采用thermofisher dionex ultimate3000高效液相色谱法。
[0036]
含dmac(n,n-二甲基乙酰胺)废水处理12min后效果如表2：
[0037][0038]
表2
[0039]
实施例3：
[0040]
采用本发明的电场下mgo催化臭氧体系处理浙江省杭州市三元集团印染厂污水，该废水由三元集团旗下9家印染子公司废水统一排入三元集团污水集中处理中心，取自污水处理中心二沉池废水。主要有机物含有纺织纤维上的污物、油脂、盐类以及加工过程中附加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸碱等，cod＝120mg/l,固体悬浮物浓度为75mg/l。
[0041]
s1、取200ml印染厂实际废水，用5mol/l的硫酸溶液和质量分数为15％的氢氧化钠溶液将废水的ph调制酸性范围(2-7)；
[0042]
s2、向s1中配制好的废水溶液中投入5mgmgo，并充分搅拌。
[0043]
s3、将s2中的废水输送到反应器中，通入臭氧后外加电场，阴极板为不锈钢电极，阳极板材质为dsa电极，使其反应，臭氧的投加量为80mg/l(混合气中臭氧的浓度)，臭氧和氧气混合气的气流量为0.5l/min。阳极板与阴极板间电压设于5.8v，电流密度调整至15a/m2。反应过程中搅拌速度为1000r/min，反应时间30min，为反应器底部加入转子搅拌，搅拌
速度为1000r/min，持续至反应结束。
[0044]
实验开始，在0min10min,20min,30min各取一个样检测水样cod。
[0045]
检测方法：cod的测定采用重铬酸钾法。原理是在强酸性条件下，用一定量的重铬酸钾氧化水样中还原性物质，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液返滴定。根据硫酸亚铁铵的用量和重铬酸钾的加入量测算水中还原性物质的耗氧量。换算公式如下：
[0046][0047]
式中：
[0048]
c——硫酸亚铁案标准溶液浓度(mol
·
l-1)；
[0049]v1
——空白实验滴定所用硫酸亚铁铵标准溶液体积(ml)；
[0050]v0
——试样测定中滴定所用硫酸亚铁铵标准溶液体积(ml)；
[0051]
v——所取水样体积(ml)。
[0052]
实际废水处理30min后效果如表3：
[0053][0054]
表3
[0055]
从上述三个实施例结果数据表明，电场下mgo催化臭氧体系处理水中难降解有机污染物工艺与单独臭氧、单独电解、单独mgo以及以上三者两两组合工艺相对比，效率更高，效果更好。
[0056]
实施例4：
[0057]
采用本发明的电场下mgo催化臭氧体系处理含乙酸废水。
[0058]
s1、配置200ml含有50mg/l的乙酸溶液，用5mol/l的硫酸溶液和质量分数为15％的氢氧化钠溶液将废水的ph调制酸性范围(2-7)；
[0059]
s2、向s1中配制好的乙酸溶液中投入5mgmgo，并充分搅拌。
[0060]
s3、将s2中的废水输送到反应器中，通入臭氧后外加电场，阴极板为不锈钢电极，阳极板材质为dsa电极，使其反应，臭氧的投加量为50mg/l(混合气中臭氧的浓度)，臭氧和氧气混合气的气流量为0.5l/min。阳极板与阴极板间电压设于5.8v，电流密度调整至15a/m2。反应过程中搅拌速度为1000r/min，反应时间12min，为反应器底部加入转子搅拌，搅拌速度为1000r/min，持续至反应结束。
[0061]
实验开始，在0min,4min,8min,12min各取一个样检测。检测方法：乙酸采用thermofisher dionex ultimate3000高效液相色谱法。
[0062]
不同mgo投加量含乙酸废水处理12min后效果如表4：
[0063][0064]
表4。