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臭氧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，其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∶1～50，二價錳離子的濃度為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，即載錳多相催化劑，完成載錳多相催化劑的制備；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臭氧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，同時向反應器中通入臭氧，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5～60min，臭氧初始濃度為0.1～100mg/L；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臭氧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臭氧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，同時向反應器中通入臭氧，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5～60min，臭氧初始濃度為0.1～100mg/L，即完成利用載錳多相催化劑催化臭氧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。

本發明所述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。

本發明所述絡合劑(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。

利用載錳多相催化劑催化臭氧產生高活性五價錳的水處理方法的原理為：活性炭表面的絡合態二價錳離子(Mn(II)L)與臭氧(O₃)反應原位產生三價錳離子(Mn(III)L)，見反應式(1)，生成的Mn(III)離子繼續與O₃發生氧轉移反應產生高活性五價錳(Mn(V))，見反應式(2)，產生的Mn(V)的氧化降解有機物的過程自身被還原為Mn(III)，可以繼續催化O₃產生Mn(V)。

2Mn(II)L+O₃+H⁺→2Mn(III)L+O₂+HO^-????(1)

Mn(III)L+O₃→Mn(V)L+O₂??????????????(2)

利用載錳多相催化劑催化臭氧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臭氧產生高活性五價錳的水處理方法的處理效果好，比單獨采用臭氧進行氧化的處理效果可提高50％～80％。

附圖說明