一種連續降解aes真空脫除水中二噁烷方法及處理裝置製造方法
2024-01-30 12:49:15 5
一種連續降解aes真空脫除水中二噁烷方法及處理裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷方法及處理裝置。目的是提供的方法能降解生產AES時產生的真空脫除水中的高濃度二噁烷；提供的處理裝置具有結構簡單及使用方便的特點。技術方案是：一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，包括以下步驟：1）將AES真空脫除二噁烷產生的真空脫除水與雙氧水混合，並通入臭氧進行預氧化反應；2）將經過步驟1）處理後的混合水通入混合器中，並通入臭氧進行初步降解反應；3）向經過步驟2）處理後的降解水中加入催化劑，並通入臭氧進一步催化氧化反應即成。一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的處理裝置，該處理裝置包括預氧化器、靜態混合器、催化氧化器，及臭氧源。
【專利說明】一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷方法及處理裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種以金屬或金屬氧化物作為催化劑連續催化臭氧降解二噁烷的方法及處理裝置。
【背景技術】
[0002]在表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(以下簡稱AES)的生產過程中，包含有真空脫除二噁烷的工藝步驟，可產生含高濃度二噁烷的廢水(二噁烷含量高達200-500mg/L)。
[0003]二噁烷(1，4-dioxane)是一種無色易揮發液體，分子式為C4H8O2,相對分子質量為88.11，別名二氧六環或I，4- 二氧己環，具有醚樣氣味，易燃，熔點11.8 °C，沸點101.3 °C，能與水、芳香烴類和大多數有機溶劑混溶。二噁烷親水性強，在水中溶解性好且穩定，分子結構中沒有易水解基團，不吸收自然光，在自然環境中不易水解或光解。二噁烷易揮發，容易從土壤中轉移到地下水中，將二噁烷直接排入汙水池處理容易汙染大氣、土壤和水體。
[0004]二噁烷的降解方法主要包括生物降解法；生物降解法耗時久且運行不易，因此急需一種更加快捷高效並能夠連續化降解二噁烷的方法及處理裝置。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種連續化處理二噁烷的方法，該方法能降解生產AES時產生的真空脫除水中的高濃度二噁烷，並具有降解率高以及工藝簡單的特點；
[0006]本發明還提供一種連續化處理二噁烷的處理裝置，該處理裝置具有結構簡單及使用方便的特點。
[0007]本發明的技術方案是:
[0008]一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，包括以下步驟:
[0009]I)將AES真空脫除二噁烷產生的真空脫除水與雙氧水混合，並通入臭氧進行預氧化反應，處理氣壓為0.02-0.05MPa ；
[0010]2)將經過步驟I)處理後的混合水通入混合器中，並通入臭氧進行初步降解反應；
[0011]3 )向經過步驟2 )處理後的降解水中加入催化劑，並通入臭氧進一步催化氧化反應即成。
[0012]所述雙氧水的投料量為50_100mg/L。
[0013]所述三個步驟中的臭氧投料量依次為10-20mg/L、20-60mg/L及10_20mg/L。
[0014]所述催化劑為金屬或金屬化合物。
[0015]所述催化劑為Ti02、Al203、Mn 或 Fe。
[0016]一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的處理裝置，其特徵在於:該處理裝置包括通過物料管道依次串聯相通的預氧化器、靜態混合器、催化氧化器，以及分別與預氧化器、靜態混合器及催化氧化器這三個反應器底部的進氣口連通的臭氧源。
[0017]所述預氧化器的出`料口與靜態混合器的進料口連通並且靜態混合器的出料口與催化氧化器的進料口連通。[0018]所述預氧化器、靜態混合器以及催化氧化器，這三個反應器的頂部排氣口分別連通臭氧破壞器。
[0019]所述臭氧源為臭氧發生器。
[0020]本發明的有益效果是: [0021]1、本發明通過在真空脫除水中加入雙氧水以提高臭氧的氧化能力，並以金屬或金屬化合物作為催化劑，可使二噁烷降解率達到95%以上，不僅減輕了環保處理壓力，而且成本較低且工藝簡單(生物降解法需要的較高投資成本且運行難度較大)；
[0022]2、本發明使用臭氧作為氧化劑，不僅價格比較低廉，降解處理速度較快,而且臭氧還原後生成的產物是氧氣，二噁烷最終轉化為二氧化碳和水，能夠減輕後續環保處理的負擔；
[0023]3、二噁烷是一種環醚化合物，不易化學分解，需要使用氧化電勢大於2.0eV的氧化劑；而uv+h2o2和o3+h2o2的氧化電勢較高,可以用於降解二噁烷；本發明中臭氧與雙氧水的氧化電勢為2.7eV，降解二噁烷的效果較高；
[0024]4、根據所使用催化劑的不同，可分為兩類催化臭氧氧化技術:一類是均相催化臭氧氧化，催化劑一般為過渡金屬離子，如Fe (II)、Mn (II)、Ni (II)、Co (II)、Cd(II)、Cu (II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等；另一類是使用固態金屬、金屬氧化物或負載在載體上的金屬或金屬氧化物作為催化劑，進行非均相催化臭氧氧化；本發明以金屬或金屬氧化物為催化劑，能夠吸附臭氧與二噁烷進行降解反應，同時能提高臭氧的催化分解效率和羥基自由基的生成；
[0025]5、預氧化器能增大水中臭氧的溶解濃度，從而提高臭氧的利用率；
[0026]6、靜態混合器能使臭氧與二噁烷充分接觸，從而提高了在無催化劑情況下二噁烷的降解效率，延長了催化氧化器中催化劑的使用壽命；
[0027]7、本發明的處理裝置不僅體積較小，而且均由成熟裝置組合形成，可實現連續化處理，並且組合簡單方便，還能根據廢水處理量調節安排，節約處理成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明處理裝置的主視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]化學氧化法是一種有效降解二噁烷的方法，但在使用臭氧處理二噁烷的過程中，存在臭氧利用率低及臭氧氧化不徹底等問題；為此，本發明同時加入了 H2O2以及催化劑，顯著提高了對二噁烷的降解效率。
[0030]以下對本發明作進一步說明，但本發明並不局限於以下實施例。
[0031]一、一種連續降解二噁烷的方法，包括以下步驟:
[0032]第一步、將AES真空脫除二噁烷產生的真空脫除水與雙氧水(50_100mg/L)混合，然後通入由臭氧源產生的臭氧(10_20mg/L)進行預氧化反應；處理時氣壓保持在
0.02-0.05MPa ；
[0033]第二步、將經過第一步處理後的混合水進一步混合(優選採用靜態混合器)，同時通入由臭氧源產生的臭氧(20-60mg/L)以進行初步降解反應；所述靜態混合器內保持常壓且溫度為40-60°C ；
[0034]第三步、向經過第二步處理後的降解水中加入催化劑，並通入由臭氧源產生的臭氧(10-20mg/L)以進行催化氧化反應；所述催化時保持常壓且溫度為40-60°C ;該催化劑為金屬或金屬化合物；催化劑優選Ti02、Al203、Mn或Fe。
[0035]二、一種連續降解二噁烷的處理裝置，如圖1所示，包括通過物料管道依次串聯相通的預氧化器1、靜態混合器2、催化氧化器3，以及臭氧發生器4和臭氧破壞器5 ；
[0036]所述預氧化器的側下方制有進料口 1-1，底部制有進氣口 1-3，側上方制有出料口1-2，頂部制有排氣口 1-4 ;所述靜態混合器的側下方制有進料口 2-1，底部制有進氣口 2-3，側上方制有出料口 2-2，頂部制有排氣口 2-4 ;所述催化氧化器的側下方制有進料口 3-1，底部制有進氣口 3-3，側上方制有出料口 3-2，頂部制有排氣口 3-4 ；
[0037]預氧化器的進料口輸入真空脫除水A與雙氧水B ;預氧化器的出料口通過物料管道(圖中省略)與靜態混合器的進料口連通並且靜態混合器的出料口通過物料管道與催化氧化器的進料口連通；催化氧化器的出料口則輸出經過處理的真空脫除水；
[0038]所述臭氧源為臭氧發生器；所述臭氧發生器通過管道分別連通預氧化器的進氣口、靜態混合器的進氣口、催化氧化器的進氣口 ；
[0039]所述臭氧破壞器通過管道分別連通預氧化器的排氣口、靜態混合器的排氣口、催化氧化器的排氣口 ；經過臭氧破壞器處理後的尾氣可直接排放；
[0040]所述處理裝置的廢水處理量優選為lm3/h，並且可將多個處理裝置並聯以增大廢水處理能力；
[0041]所述預氧化反應 器、靜態混合器及催化氧化器均為現有技術，可外購獲得。
[0042]三、實驗數據
[0043]檢驗本發明連續降解二噁烷的效果，需綜合考量臭氧的利用效率與催化臭氧化處理成本；以下通過改變雙氧水加量、臭氧濃度、金屬或金屬化合物等參數進行測定；
[0044]1、測試例一
[0045]保持臭氧總投量與二噁烷濃度的比例不變，保持預氧化器、靜態混合器與催化氧化器的臭氧投料比不變，以TiO2作為催化劑，多次調整雙氧水與二噁烷濃度比例後，得到二噁烷降解率(表1所示):
[0046]表1:雙氧水濃度對二噁烷降解率的影響
【權利要求】
1.一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，包括以下步驟: 1)將AES生產過程中的真空脫除二噁烷產生的真空脫除水與雙氧水混合，並通入臭氧進行預氧化反應，處理氣壓為0.02-0.05MPa ； 2)將經過步驟I)處理後的混合水通入混合器中，並通入臭氧進行初步降解反應； 3)向經過步驟2)處理後的降解水中加入催化劑，並通入臭氧進一步催化氧化反應即成。
2.根據權利要求1所述的一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，其特徵在於:所述雙氧水的投料量為50-100mg/L。
3.根據權利要求2所述的一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，其特徵在於:所述三個步驟中的臭氧投料量依次為10-20mg/L、20-60mg/L及10-20mg/L。
4.根據權利要求3所述的一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，其特徵在於:所述催化劑為金屬或金屬化合物。
5.根據權利要求4所述的一種連續降解AES真空脫除水中二噁烷的方法，其特徵在於:所述催化劑為Ti02、Al203、Mn或Fe。
6.一種連續降解二噁烷的處理裝置，其特徵在於:該處理裝置包括通過物料管道依次串聯相通的預氧化器(I)、靜態混合器(2)、催化氧化器(3)，以及分別與預氧化器、靜態混合器及催化氧化器這三個反應器底部的進氣口連通的臭氧源。
7.根據權利要求6所述的`一種連續降解二噁烷的處理裝置，其特徵在於:所述預氧化器的出料口與靜態混合器的進料口連通並且靜態混合器的出料口與催化氧化器的進料口連通。
8.根據權利要求7所述的一種連續降解二噁烷的處理裝置，其特徵在於:所述預氧化器、靜態混合器、催化氧化器，這三個反應器的頂部排氣口分別連通臭氧破壞器(5)。
9.根據權利要求8所述的一種連續降解二噁烷的處理裝置，其特徵在於:所述臭氧源為臭氧發生器(4)。
【文檔編號】C02F101/34GK103723816SQ201310728769
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】陶華東, 黃亞茹, 周大鵬, 孔令鳥, 任靜, 秦志榮, 許榮年 申請人:浙江贊宇科技股份有限公司, 嘉興贊宇科技有限公司