申请日2017.04.01
公开(公告)日2017.07.14
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种高效降解有机废水的方法，步骤如下：首先，在传统Fenton的基础上，待二价铁离子全部氧化成三价铁后加入络合剂;络合反应后，加入过氧化氢，使过氧化氢与络合铁化合物在紫外光照射下发生类Fenton反应，继续产生羟基自由基。本发明方法利用传统Fenton与络合物和三价铁离子形成类Fenton反应的结合，使得：反应pH范围宽，应用范围广;反应总铁量少于传统Fenton加入量，并且铁离子的循环效果优于传统Fenton，利用效率高;并且污泥量小，操作简单、降解效果好、成本低、便于操作;可用于处理制药废水、农药废水以及印染废水等，处理后废水COD去除率可达到89%以上，具有良好的应用前景。
权利要求书
1.一种高效降解有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取待处理的有机废水，调节pH为2-4，分批加入摩尔比为1:1-3的二价铁盐与过氧化氢，搅拌反应20-40min;
(2)步骤(1)反应后，二价铁被氧化为三价铁，加入络合剂，其中，三价铁与络合剂的摩尔比为1:1-4，搅拌反应10-20min;
(3)步骤(2)反应得到铁络合物，向其中分批加入过氧化氢，其中，铁络合物与过氧化氢的摩尔比为1:1-3，在紫外灯照射下发生类Fenton反应，反应时间为20-40min。
2.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述过氧化氢在有机废水中的浓度为300mmol/L-500mmol/L。
3.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二价铁盐与过氧化氢的摩尔比为1:3。
4.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的二价铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的任意一种，分为3-5次逐量递减的加入。
5.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所用过氧化氢是液体过氧化氢或固体过氧化氢，固体过氧化氢为过碳酸钠或过碳酸钾;所述过氧化氢分为3-5次逐量递减的加入。
6.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述络合剂为胺基聚羧化合物、聚羧化物、氮杂环羧化物、聚羟基芳香族化合物、卟啉、酞菁或四氨基大环配体。
7.根据权利要求6所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述络合剂为胺基聚羧化合物。
8.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述三价铁与络合剂的摩尔比为1:1。
9.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述铁络合物与过氧化氢的摩尔比为1:2。
10.根据权利要求1所述的高效降解有机废水的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述紫外灯功率为15-40w，波长为150-300nm。
说明书
一种高效降解有机废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术，特别是涉及一种高效降解有机废水的新型工艺。
背景技术
高级氧化技术被广泛用于水中难降解有机污染物的去除。其中Fenton氧化技术被认为是经济、高效且最有前景的氧化处理技术之一。由H2O2与Fe2+构成Fenton法的氧化体系，之所以能高效氧化难降解污染物的根源在于，氧化体系作用过程中产生羟基自由基(·OH)。为了产生足够量的羟基自由基，必须保证体系中维持理想浓度的H2O2与Fe2+。对于H2O2理想浓度，可以通过向体系连续供应H2O2的方式获得与维持。Fenton体系中存在Fe2+与Fe3+循环，而且Fe2+或Fe3+在中性环境中都可能产生氢氧化物沉淀，同时也可能消耗体系所产生的·OH，以致对Fe2+理想浓度的获得与维持显得相对较难，也是传统的Fenton法常要求pH约为3的根源所在。然而，对大多数生化系统，当pH<5.0时，系统生物活性将受到抑制;另外，pH大幅度降低也不利于在线土壤和地下水的修复。由此，为维持Fenton体系作用的高效性，并在一定程度上拓宽其pH应用范围，理论上可以通过以下几种方式实现：①选择适宜的络合剂，维持系统的Fe2+与Fe3+的理想浓度，保证较高浓度的·OH的连续生成;②选用类铁金属(Cu、Fe及Mn等3d轨道过渡金属，在相同的摩尔浓度条件下，Cu2+和Mn2+开始沉淀的pH都大于Fe3+)离子替代Fe2+;③利用固体催化剂，同时进行溶解作用，维持溶液中铁或类铁离子浓度。
由于类铁金属种类有限，对色度的去除率也远低于铁离子，并且会消耗更多的过氧化氢，因此不是研究重点;固体催化剂存在负载体的回收利用问题，载体重复率低，价格昂贵，不适用于工业大量生产应用。而近年来铁络合物催化的类Fenton体系被研究者所关注，并成为该领域的研究热点。通过引入络合剂，可以避免三价铁的沉淀，拓宽反应液pH，使Fenton试剂在中性或接近中性条件下的使用成为可能。同时，传统Fenton生成的三价铁与络合剂形成的络合物作为类Fenton催化剂，增加了铁离子的利用效率，进而可以减少原始加入的二价铁盐的量，从而最终减少反应污泥量，实现经济环保的目的。
发明内容
发明目的：针对现有技术的问题，本发明提供了一种反应pH范围宽、铁离子利用效率高、并且污泥量小的高效降解有机废水的方法。
技术方案：本发明所述的高效降解有机废水的方法，步骤如下：
(1)取待处理的有机废水，调节pH为2-4，分批加入摩尔比为1:1-3的二价铁盐与过氧化氢，在常温常压搅拌反应20-40min;
(2)步骤(1)反应后，二价铁被氧化为三价铁，加入络合剂，其中，三价铁与络合剂的摩尔比为1:1-4，搅拌反应10-20min;
(3)步骤(2)反应得到铁络合物，向其中分批加入过氧化氢，其中，铁络合物与过氧化氢的摩尔比为1:1-3，在紫外灯照射下发生类Fenton反应，反应时间为20-40min。
步骤(1)中，使用浓硫酸调节待处理有机废水的pH。
步骤(1)中，所述过氧化氢在有机废水中的浓度为300mmol/L-500mmol/L。
优选的，步骤(1)中，二价铁盐与过氧化氢的摩尔比为1:3。
步骤(1)中，所述的二价铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的任意一种。所述二价铁盐分为3-5次逐量递减的加入。可以选择用用恒流泵加入。
步骤(1)和步骤(3)中，所用过氧化氢是液体过氧化氢或固体过氧化氢，固体过氧化氢为过碳酸钠或过碳酸钾。固体过氧化氢在反应液中有溶解过程，类似缓释功能，并且便于运输。所述过氧化氢分为3-5次逐量递减的加入。可以选择用用恒流泵加入，保证能持续进行氧化反应。
步骤(2)中，所述络合剂为胺基聚羧化合物、聚羧化物、氮杂环羧化物、聚羟基芳香族化合物、卟啉、酞菁或四氨基大环配体。优选胺基聚羧化合物。
其中，所述胺基聚羧化合物如氨基三乙酸，所述聚羧化物如粘酸，所述氮杂环羧化物如吡啶甲酸，所述聚羟基芳香族化合物如2,4-二羟基苯甲酸，所述四氨基大环配体如TAML。
优选的，步骤(2)中，所述三价铁与络合剂的摩尔比为1:1。
优选的，步骤(3)中，所述铁络合物与过氧化氢的摩尔比为1:2。
本发明方法步骤(3)中，发生类Fenton反应，继续产生羟基自由基，同时开启紫外灯照射，可以增加反应效率。
优选的，步骤(3)中，所述紫外灯功率为15-40w，波长为150-300nm。
本发明方法可用于处理制药废水、农药废水以及印染废水等。
有益效果：相比较于现有技术，本发明高效降解有机废水的方法，利用传统Fenton与络合物和三价铁离子形成类Fenton反应的结合，使得：反应pH范围宽;反应总铁量少于传统Fenton加入量，并且铁离子的循环效果优于传统Fenton，利用效率高;并且污泥量小，操作简单、降解效果好、成本低、便于操作;可用于处理制药废水、农药废水以及印染废水等，处理后废水COD去除率可达到89%以上，具有良好的应用前景。