一种AOP水处理消毒工艺及系统的制作方法

本技术涉及水处理领域，尤其是涉及一种aop水处理消毒工艺及系统。

背景技术：

1、aop是高级氧化技术的简称，不同于传统的水处理技术中的氧化法，aop技术以产生羟基自由基(·oh)为标志，利用羟基自由基氧化降解水中的各种污染物。

2、羟基自由基具有极强的氧化性能，而且反应速率常数大，羟基自由基反应活泼，与大多数有机物反应的速率高，同时选择性小，能够氧化分解有机物、细菌、病毒和寄生虫等微生物，最终降解为co2、h2o、o2和无机盐，不存在有害的残留物，实现零污染、零废物排放。因此比起以往采用“氯+臭氧”或“氯+紫外线”的消毒方式，aop技术能够降低处理水中氯有机化合物的生成，改善单一余氯消毒的弊端。

3、aop技术一般通过臭氧+光激发的方式产生羟基自由基，而目前aop技术存在的缺陷在于，羟基自由基的产生量不大，难以满足复杂污染物的水处理工作，处理效果差。

技术实现思路

1、为了改善aop技术的水处理效果，本技术一种aop水处理消毒工艺及系统。

2、第一方面，本技术提供的一种aop水处理消毒工艺采用如下的技术方案：

3、一种aop水处理消毒工艺，包括以下步骤：

4、s1.利用氧气源通入氧气，对氧气进行电晕放电，产生臭氧；

5、s2.将待处理的污染水与臭氧混合，然后一同通入紫外线反应器中，紫外线光催化反应，所述紫外线反应器的内壁设置有tio2-分子筛复合涂层；

6、s3.反应结束后将处理后的污染水从所述紫外线反应器中排出，完成消毒处理；

7、s2中臭氧浓度为0.85～1.1mg/l，紫外线强度为270、310或400μw/cm2，紫外线剂量1000、1150或1480mj/cm2。

8、通过采用上述技术方案，采用电晕放电的方式产生臭氧，臭氧产量大且浓度高；臭氧与污染水充分混合分散后，在紫外线光以及tio2-分子筛复合涂层的催化作用下，生成羟基自由基，羟基自由基降解污染水中的有机污染物，起到水处理消毒的效果。

9、aop反应过程：

10、o3+hν→o2+o

11、o+h2o→h2o2

12、h2o2+hν→2oh

13、

14、ho2—+o3→o3—+ho2

15、

16、o2—+o3→o3—+o2

17、o3—+h+→oh+o2

18、发明人发现，羟基自由基的产量以及羟基自由基实际的氧化降解效果，会与aop反应过程中臭氧浓度、紫外线强度紧密结合联系，臭氧浓度低、紫外线强度小固然不能很好的产出羟基自由基，但臭氧浓度过高、紫外线强度过大也会影响羟基自由基对污染物的降解，推测原因是aop反应不仅会产生会羟基自由基，而且会产生o2—(超氧自由基)和ho2(过氧化氢自由基)，而tio2-分子筛复合涂层产生的光生电子能够捕获超氧自由基和过氧化氢自由基，从而利用这些具有氧化作用的自由基降解水中的污染物、细菌和病毒，而臭氧浓度、紫外线强度以及紫外线波长与tio2-分子筛复合涂层相互协同，进而提高了水处理效果。

19、可选的，s2中臭氧浓度为1mg/l，紫外线强度为310μw/cm2，紫外线剂量1150mj/cm2，紫外线波长为254nm。

20、通过采用上述技术方案，在上述臭氧浓度、紫外线强度以及紫外线波长的选择下，水处理效果更佳。

21、可选的，所述tio2-分子筛复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

22、将3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、长链烯酸、三乙烯二胺和溶剂混合，在70～75℃下搅拌反应1～2h，反应结束后蒸发溶剂，制得改性偶联剂；

23、将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，边搅拌边滴加硝酸溶液，滴加完毕后继续搅拌，然后加入分子筛，再加热至40～50℃，加入乙醇水溶液，然后边搅拌边滴加所述改性偶联剂，滴加完毕后继续搅拌，获得分子筛溶胶，将上述分子筛溶胶于470～520℃下煅烧，获得负载tio2-分子筛；

24、将所述负载tio2-分子筛加入苯丙乳液中，搅拌混合，获得光催化反应涂料，然后将所述光催化反应涂料涂覆于紫外线反应器内壁，烘干，制得tio2-分子筛复合涂层。

25、通过采用上述技术方案，钛酸四丁酯水解形成ti(oh)4，与分子筛表面的羟基结合，最终煅烧成tio2，同时经长链烯酸改性的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷接枝于分子筛表面，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的末端长链结构有助于使tio2能够集中于分子筛与空气界面处，有利于光催化反应的进行，更好的利用羟基自由基、超氧自由基和过氧化氢自由基，从而提高水处理的效果。

26、可选的，所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、长链烯酸与三乙烯二胺的重量比为1:(0.85～1.1):(0.05～0.1)；

27、所述钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸溶液、分子筛、乙醇水溶液与改性偶联剂的重量比为1:(3～4.5):(0.25～0.35):(0.22～0.38):(1～1.2):(0.15～0.2)；

28、所述负载tio2-分子筛与苯丙乳液的重量比为1:(12～15)。

29、可选的，所述长链烯酸为反式-2-十二烯酸。

30、通过采用上述技术方案，反式-2-十二烯酸对3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的改性结构有助于控制tio2与分子筛的结合状态。

31、可选的，所述分子筛为13x分子筛。

32、通过采用上述技术方案，13x分子筛吸附能力好，适于负载tio2，从而更好的发挥tio2在光催化反应过程的作用。

33、可选的，所述苯丙乳液的粘度为250～400mpa·s。

34、通过采用上述技术方案，选择上述粘度范围的苯丙乳液有助于形成结构稳定的tio2-分子筛复合涂层。

35、可选的，所述光催化反应涂料还添加有硫酸钡和碳酸钙，所述苯丙乳液、硫酸钡与碳酸钙的重量比为1:(0.2～0.4):(0.03～0.08)。

36、通过采用上述技术方案，加入硫酸钡和碳酸钙，改善负载tio2-分子筛的光利用效果，从而进一步提高羟基自由基的产出和污染物降解效果。

37、第二方面，本技术提供的一种aop水处理消毒系统采用如下的技术方案：

38、一种aop水处理消毒系统，包括臭氧发生器、臭氧反应器和紫外线反应器，所述臭氧发生器连接有氧气源，所述臭氧发生器与所述臭氧反应器连接，所述臭氧反应器连接有污染水源，所述臭氧反应器与所述紫外线反应器连接，所述紫外线反应器内部设置有紫外线灯。

39、通过采用上述技术方案，臭氧发生器产生臭氧后，臭氧与污染水在臭氧反应器中充分混合，然后再进入紫外线反应器，使得污染水与臭氧的氧化反应能迅速进行，处理效率高。

40、综上所述，本技术具有以下有益效果：

41、1.采用电晕放电的方式产生臭氧，臭氧产量大且浓度高；臭氧与污染水充分混合分散后，在紫外线光以及tio2-分子筛复合涂层的催化作用下，生成羟基自由基，羟基自由基降解污染水中的有机污染物，起到水处理消毒的效果。

42、2.煅烧获得负载于分子筛的tio2，同时经长链烯酸改性的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷接枝于分子筛表面，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的末端长链结构有助于使tio2能够集中于分子筛与空气界面处，有利于光催化反应的进行，更好的利用羟基自由基、超氧自由基和过氧化氢自由基，从而提高水处理的效果。