一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法

摘要

本发明公开了一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法。本发明的技术方案要点为：一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，是在臭氧氧化反应器中加入纳米硫化铜催化剂来提高臭氧的氧化能力，进而提高垃圾渗滤液中COD的去除率，提高了垃圾渗滤液中难降解有机物的降解效能。本发明主要是针对垃圾渗滤液，因此对改善水质方面有较好的应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于臭氧氧化处理废水技术领域，具体涉及一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法。

背景技术

垃圾渗滤液是一种含有多种污染物的高浓度有机废水，有很高的COD浓度，金属离子及氨氮含量高，是一种成分复杂的高浓度有机废水，并且其可生化性差，水质水量波动大使得垃圾渗滤液的处理相当困难。总体上来讲，垃圾渗滤液有以下几大特点：（1）水质复杂，危害性大；（2）氨氮含量高；（3）水质变化大；（4）金属离子含量较高；（5）垃圾渗滤液中各种营养元素的比例失衡。如果对垃圾渗滤液的排放不加控制，还会通过食物链和生态环境对人们的生活和健康造成严重危害，能引起免疫功能紊乱，重金属中毒对人体的不同器官也会有不同程度的危害，如肝脏病变、血压升高和关节疾病等。

国内外垃圾渗滤液的处理方法主要有：化学沉淀法、吹脱法、生化法、高价氧化技术、微电解法和膜处理工艺。在国内，垃圾渗滤液的处理仍以生物法为主，但是处理的效果一直不太理想。膜处理技术虽然比较成熟，但是费用较高，不能广泛地应用于垃圾渗滤液的处理。

由于臭氧具有高的氧化性和杀菌效率，多年前已经被用于水处理领域，它是一个可选择的氧化剂，能与一些有机物快速反应，而其它氧化剂却氧化的非常缓慢。臭氧氧化是一种非常重要的在水溶液中降解有机物的方法，但是，难降解有机物有时候却很难被降解，单独臭氧氧化处理垃圾渗滤液时，氧化50min垃圾渗滤液COD的去除率只能达到15.11%。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，该方法是在臭氧氧化反应器中加入纳米硫化铜催化剂来提高臭氧的氧化能力，进而提高垃圾渗滤液中COD的去除率，提高了垃圾渗滤液中难降解有机物的降解效能。

本发明的技术方案为：一种纳米材料非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）纳米硫化铜催化剂的制备

将氯化铜（CuCl₂·2H₂O）加入到乙二醇中得到绿色溶液A，然后将硫代乙酰胺溶解于乙二醇中得到溶液B，将溶液B加入到溶液A中持续搅拌得到淡黄色的混合液，再将混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中于120℃反应17h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心，经水和无水乙醇清洗后于60℃真空干燥7h得到黑色粉末状产物纳米硫化铜催化剂；

（2）垃圾渗滤液的催化臭氧氧化处理

将垃圾渗滤液与步骤（1）得到的纳米硫化铜催化剂在臭氧氧化反应器内混合均匀，所述的垃圾渗滤液事先调节pH为6-10，开启氧气瓶，稳定1min后开启臭氧发生器进行垃圾渗滤液的非均相催化臭氧氧化处理。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）将纳米硫化铜催化剂、臭氧和垃圾渗滤液于一个装置内，构成了硫化铜、垃圾渗滤液、臭氧的固、液、气三相体系，在纳米硫化铜的催化作用下，臭氧在溶液中分解生成氧化能力更强的基团，如羟基自由基，将难降解有机物进行分解或者转化为更易去除的小分子，尽可能的使废水中的有机物得以矿化；

（2）以纳米硫化铜为催化剂，在单独臭氧氧化相同时间内，可使得垃圾渗滤液中COD的降解率提高近40%，处理过程无需复杂的工艺设备，设备简单，运行费用低；

（3）纳米硫化铜催化剂制备简单，所需原料价格低廉，降低了处理成本；

（4）本发明主要是针对垃圾渗滤液，因此对改善水质方面有较好的应用价值。

附图说明

图1是本发明非均相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的工艺流程图。

图面说明：1、氧气瓶，2、臭氧发生器，3、臭氧氧化反应器，4、尾气吸收器。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

纳米硫化铜催化剂的制备

称取0.55g CuCl₂·2H₂O加入20mL乙二醇，搅拌得绿色溶液A，然后把0.45g硫代乙酰胺溶解在20mL乙二醇中得溶液B，把溶液B缓慢地加入到溶液A中，并不断搅拌，溶液开始有白色絮状沉淀产生，接着变成牛奶状溶液，最后得淡黄色的混合液，把混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中，120℃反应17h，反应结束后自然冷却至室温，对所得产物离心分离，经水与无水乙醇洗涤数次后，置于真空干燥箱中60℃干燥7h，得黑色粉末状产物纳米硫化铜催化剂。

实施例2

垃圾渗滤液的催化臭氧氧化处理

将2g纳米硫化铜催化剂与2L垃圾渗滤液(本身pH为6.4)在臭氧氧化反应器3中混合均匀，采用附图1的装置对垃圾渗滤液进行非均相催化臭氧氧化处理，首先开启氧气瓶1，稳定1min后开启臭氧发生器2进行反应，尾气经过尾气吸收器4进一步吸收，在0-50min内，对样品进行采集，测量反应液的COD值，与臭氧氧化前对比，COD的去除率为46.24%，与不加催化剂时单独臭氧氧化处理COD的去除率15.11%相比提高了约30%。

实施例3

    垃圾渗滤液的催化臭氧氧化处理

将2g纳米硫化铜催化剂与2L垃圾渗滤液（用1mol/L的NaOH调节pH为10）在臭氧氧化反应器3中混合均匀，采用附图1的装置对垃圾渗滤液进行非均相催化臭氧氧化处理，首先开启氧气瓶1，稳定1min后开启臭氧发生器2进行反应，尾气经过尾气吸收器4进一步吸收，在0-50min内，对样品进行采集，测量反应液的COD值，与原垃圾渗滤液对比，COD的去除率为56.49%，与不加催化剂时单独臭氧氧化处理COD的去除率15.11%相比提高了近40%。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。