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    載錳多相催化劑及利用其催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法

    發布時間:2018-9-22 23:27:24  中國污水處理工程網

      申請日2011.05.19

      公開(公告)日2011.11.23

      IPC分類號C02F9/04; B01J31/32

      摘要

      一種載錳多相催化劑及利用其催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法,涉及用于水處理方法催化劑及其處理方法。解決現有均相氧化劑五價錳在氧化除污染的過程中存在錳離子二次污染,難以回收利用的問題。本發明催化劑是二價錳離子與絡合劑復合負載至活性炭上;將待處理水通入裝有催化劑的反應器中,再加入過硫酸鹽氧化處理即可。本發明催化劑二價錳離子固定至活性炭上,利用其進行催化過硫酸鹽水處理過程中,產生五價錳氧化劑不會隨水體流走,不會產生錳離子二次污染,可重復利用。原位產生的五價錳氧化能力強,與有機物反應速度快,能迅速氧化降解有機污染物,不產生有毒有害副產物。比單獨采用過硫酸鹽進行氧化的處理效果提高70%~90%。

      權利要求書 [支持框選翻譯]

      1.一種載錳多相催化劑,其特征在于載錳多相催化劑是將二價錳離子與絡合劑復合負 載至活性炭上,按二價錳離子與絡合劑的摩爾比為1∶1~50,二價錳離子摩爾量與活性炭質 量的比例為0.1~2mmol∶1g,將活性炭投加至二價錳離子和絡合劑的混合溶液中制備得到 的,載錳多相催化劑具體是通過以下步驟得到的:一、將二價錳離子與絡合劑加入水中配 制成混合溶液,其中混合溶液中二價錳離子與絡合劑的摩爾比為1∶1~50,混合溶液中二價 錳離子的濃度為0.1~100mmol/L;二、向步驟一的混合溶液中加入活性炭,將活性炭浸泡 1~24h,然后過濾,再清洗,得負載有絡合態二價錳離子的活性炭,即得到載錳多相催化劑; 其中步驟二中控制混合溶液中二價錳離子摩爾量與活性炭質量的比例為0.1~2mmol∶1g。

      2.根據權利要求1所述的一種載錳多相催化劑,其特征在于步驟一中混合溶液中二價 錳離子與絡合劑的摩爾比為1∶5~40。

      3.根據權利要求1或2所述的一種載錳多相催化劑,其特征在于步驟一中混合溶液中 二價錳離子的濃度為2~10mmol/L。

      4.根據權利要求1或2所述的一種載錳多相催化劑,其特征在于步驟一中二價錳離子 為氯化錳、硫酸錳和硝酸錳中的一種或其中幾種的組合物。

      5.根據權利要求1或2所述的一種載錳多相催化劑,其特征在于步驟一中絡合劑為小 分子羧酸絡合劑、氨基酸絡合劑、氨羧絡合劑、大分子羧酸絡合劑或有機膦酸絡合劑。

      6.利用如權利要求1所述的載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理 方法,其特征在于利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法是通 過以下步驟實現的:一、將待處理水通過裝有載錳多相催化劑的反應器中,同時向反應器 中加入過硫酸鹽,使過硫酸鹽濃度為0.01~100mmol/L,對待處理水進行預氧化處理,控制 待處理水在反應器中的停留時間為5~180min,;二、將經步驟一處理后的待處理水依次經 混凝、沉淀和過濾工藝處理后,即完成利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價 錳的水處理方法;步驟一中所述待處理水為水源水。

      7.根據權利要求6所述的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處 理方法,其特征在于步驟一中過硫酸鹽為過一硫酸鹽和/或過二硫酸鹽。

      8.根據權利要求7所述的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處 理方法,其特征在于過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉和過一硫酸氨中的一種或幾種 的混合物,過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉和過二硫酸氨中的一種或幾種的混合物。

      9.根據權利要求6或7所述的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的 水處理方法,其特征在于步驟一中過硫酸鹽由過硫酸鹽和堿的復合鹽代替,其中過硫酸鹽 和堿的摩爾比為1∶1~10,堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫 鈉、碳碳酸氫鉀中的一種或其中幾種的混合物。

      10.利用如權利要求1所述的載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處 理方法,其特征在于利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法是 通過以下步驟實現的:將待處理水通過裝有載錳多相催化劑的反應器中,同時向反應器中 加入過硫酸鹽,使過硫酸鹽濃度為0.01~100mmol/L,對待處理水進行深度氧化處理,控制 待處理水在反應器中的停留時間為5~180min,即完成利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產 生高活性五價錳的水處理方法;所述待處理水為過濾后水或者污水處理廠二級出水。

      說明書 [支持框選翻譯]

      一種載錳多相催化劑及利用其催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法

      技術領域

      本發明涉及一種用于水處理方法的催化劑及其處理方法。

      背景技術

      高活性中間態五價錳具有氧化能力強,與有機物反應速度快,可以迅速氧化降解有機 污染物,且不會產生有毒有害副產物的優點。但作為均相氧化劑五價錳在氧化除污染的過 程中存在錳離子二次污染、難以重復利用的問題。

      發明內容

      本發明的目的是為了解決現有均相氧化劑五價錳在氧化除污染的過程中存在錳離子二 次污染,難以重復利用的問題,本發明提供了一種載錳多相催化劑及利用其催化過硫酸鹽 產生高活性五價錳的水處理方法。

      本發明的載錳多相催化劑是將二價錳離子與絡合劑復合負載至活性炭上,按二價錳離 子與絡合劑的摩爾比為1∶1~50,二價錳離子摩爾量與活性炭質量的比例為0.1~2mmol∶1g, 將活性炭投加至二價錳離子和絡合劑的混合溶液中制備得到的,載錳多相催化劑具體是通 過以下步驟得到的:一、將二價錳離子與絡合劑加入水中配制成混合溶液,其中混合溶液 中二價錳離子與絡合劑的摩爾比為1∶1~50,混合溶液中二價錳離子的濃度為 0.1~100mmol/L;二、向步驟一的混合溶液中加入活性炭,將活性炭浸泡1~24h,然后過濾, 再清洗,得負載有絡合態二價錳離子的活性炭,即得到載錳多相催化劑;其中步驟二中控 制混合溶液中二價錳離子摩爾量與活性炭質量的比例為0.1~2mmol∶1g。

      利用本發明的載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法,是通過 以下步驟實現的:一、將待處理水通過裝有載錳多相催化劑的反應器中,同時向反應器中 加入過硫酸鹽,使過硫酸鹽濃度為0.01~100mmol/L,對待處理水進行預氧化處理,控制待 處理水在反應器中的停留時間為5~180min;二、將經步驟一處理后的待處理水依次經混凝、 沉淀和過濾工藝處理后,即完成利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水 處理方法;步驟一中所述待處理水為水源水。

      利用本發明的載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法,是通過 以下步驟實現的:將待處理水通過裝有載錳多相催化劑的反應器中,同時向反應器中加入 過硫酸鹽,使過硫酸鹽濃度為0.01~100mmol/L,對待處理水進行深度氧化處理,控制待處 理水在反應器中的停留時間為5~180min,即完成利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高 活性五價錳的水處理方法;所述待處理水為過濾后水或者污水處理廠二級出水。

      本發明的載錳多相催化劑中二價錳離子為氯化錳、硫酸錳和硝酸錳中的一種或其中幾 種的組合物。所述絡合劑(L)為小分子羧酸絡合劑、氨基酸絡合劑、氨羧絡合劑、大分子 羧酸絡合劑或有機膦酸絡合劑;小分子羧酸為草酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、 苯甲酸、水楊酸、鄰苯二甲酸、磺基水楊酸、馬來酸、富馬酸、沒食子酸和丹寧酸中的一 種或幾種的組合物;氨羧絡合劑為乙二胺四乙酸、環己烷二胺四乙酸、氨基三乙酸、乙二 醇二乙醚二胺四乙酸、乙二胺四丙酸、三乙烯四胺、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸、 氨基三甲基磷酸和乙二胺四亞甲基磷酸中的一種或幾種的組合物;大分子羧酸為腐殖酸、 富里酸和/或海藻酸;有機膦酸絡合劑為羥基亞乙基二膦酸、氨基亞乙基二膦酸、氨基三亞 甲基膦酸、乙二胺四亞甲基二膦酸、膦酸基丁烷三羧酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸、己二 胺四亞甲基膦酸、甘氨酸二甲基膦酸、甲胺二甲基膦酸、羥基亞丙基二膦酸、二膦酸丙酸 基膦酸鈉、氨基多醚基亞甲基膦酸、膦酰基聚丙烯酸中的一種或幾種的組合物。

      本發明的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法中所述過 硫酸鹽為過一硫酸鹽和/或過二硫酸鹽,其中過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉和過一 硫酸氨中的一種或幾種的混合物,過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉和過二硫酸氨中 的一種或幾種的混合物。

      本發明的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法中所述過 硫酸鹽由過硫酸鹽和堿的復合鹽代替,其中過硫酸鹽和堿的摩爾比為1∶1~10,堿的加入能 調節水處理體系的pH值在6~9,使達到更好的處理效果;其中,過硫酸鹽為過一硫酸鹽和/ 或過二硫酸鹽,堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳碳 酸氫鉀中的一種或其中幾種的混合物;過一硫酸鹽為過一硫酸鉀、過一硫酸鈉和過一硫酸 氨中的一種或幾種的混合物,過二硫酸鹽為過二硫酸鉀、過二硫酸鈉和過二硫酸氨中的一 種或幾種的混合物。

      以載錳多相催化劑上的絡合態二價錳離子(Mn(II)L)和過一硫酸鹽為例介紹本發明利 用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的原理:載錳多相催化劑上的絡合態二 價錳離子(Mn(II)L)與過一硫酸鹽(HSO5-)反應原位產生三價錳離子(Mn(III)L),見反 應式(1),生成的Mn(III)L離子繼續與HSO5-發生氧轉移反應產生高活性五價錳(Mn(V)L), 見反應式(2),產生的高活性五價錳在氧化降解有機物過程中自身被還原為Mn(III)L,可以 繼續催化HSO5-產生Mn(V)L。

      Mn(II)L+HSO5-→Mn(III)L+SO4·- (1)

      Mn(III)L+HSO5-→Mn(V)L+SO42- (2)

      本發明的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法具有不會 由于均相錳離子二次污染和催化劑可以循環利用的優點,原位產生的五價錳具有氧化能力 強,與有機物反應速度快,可以迅速氧化降解有機污染物,且不會產生有毒有害副產物的 優點。

      本發明的利用載錳多相催化劑催化過硫酸鹽產生高活性五價錳的水處理方法的處理效 果好,比單獨采用過硫酸鹽進行氧化的處理效果可提高70%~90%。

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