申请日2015.09.17
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，包括如下步骤：将磁性铁氧体纳米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工业有机废水中，其中磁性铁氧体纳米材料的尺寸为10-20nm;一次或分批次加入H2O2，其中H2O2的加入量为所述工业有机废水体积量的1-10%;紫外光照射下反应2-24h;磁分离回收磁性铁氧体纳米材料。本发明的废水处理方法特别适用于高COD的废水(COD含量大于100000mg/L)处理，配合采用纳米四氧化三铁作为催化剂，分批次加入H2O2等步骤，降解率可以超过75%。
权利要求书
1.一种基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，其特征在于，包括如 下步骤：
将磁性铁氧体纳米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工业有机废水中，其中 磁性铁氧体纳米材料的尺寸为10-20nm;
一次或分批次加入体积浓度为30%的H2O2，其中体积浓度为30%的H2O2的加入量为所述工业有机废水体积量的1-10%;
紫外光照射下反应2-24h;
磁分离回收磁性铁氧体纳米材料。
2.根据权利要求1所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，其 特征在于，所述磁性铁氧体纳米材料选自四氧化三铁、铁酸镍、铁酸钴、铁酸 锰、矾酸铁和钛酸铁中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，其 特征在于，所述磁性铁氧体纳米材料为四氧化三铁。
4.根据权利要求1所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，其 特征在于，所述体积浓度为30%的H2O2为分3批加入。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理 方法，其特征在于，紫外光照射下反应8-12h，紫外光的强度为0.2-0.6w/cm3。
6.根据权利要求1-4任一项所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理 方法，其特征在于，体积浓度为30%的H2O2的加入量为所述工业有机废水体积 量的2-8%。
7.根据权利要求1-4任一项所述的基于芬顿反应改进的工业有机废水处理 方法，其特征在于，所述工业有机废水的COD值大于100000mg/L。
说明书
基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种基于芬顿反应改进的工业 有机废水处理方法。
背景技术
水是人类赖以生存的基本条件。中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国 家，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，已被联合国列为 13个贫水国家之一。近年来，随着国民经济的飞速发展，中国水资源质量不断 下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，造成了不良 的社会影响和很大的经济损失，严重地威胁了社会经济的可持续发展，甚至人 类的生存。因此，水污染的治理问题已成为目前国民经济发展中亟待解决的一 个重要问题。
水污染是指排入水体的污染物质在水体中的含量超过了水体的自净能力， 从而破坏了水体原有用途的现象。水污染主要分为工业污染、农业污染和生活 污染，而工业废水是目前水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、 毒性大、不易净化、难处理等特点。因此，有效处理工业废水是目前解决水污 染问题的重中之重。
芬顿氧化作为一种高级氧化技术，以其极强的氧化性在水处理尤其是难降 解废水处理中得到了广泛应用。芬顿反应的优点在于H2O2的分解速度快、氧化 速率高;技术缺点：Fe2+投加量过大，H2O2利用率不高，从而导致H2O2投加量 增大，不适合于大规模使用。同时由于大量Fe2+的存在，反应必须在酸性条件 下进行，否则因析出Fe(OH)3沉淀而使加入的Fe2+或Fe3+失效，同时后续处理中 溶液的中和还需消耗大量的酸碱，处理成本高。
为此，人们在芬顿试剂的基础上提出了类芬顿系统的概念，也即在常规芬 顿体系中引入紫外光、氧气或电等，以显著提高芬顿试剂的氧化能力，进一步 提高氧化效率，并节省H2O2的量。其中紫外光辅助的芬顿体系(UV/H2O2/Fe2+) 以其较高的H2O2利用率和对有机物的深度矿化受到人们的广泛关注。该系统具 有明显的优点，即紫外光和Fe2+对H2O2催化分解存在协同效应，此系统可使有 机物矿化程度更充分。尽管人们已经投入大量的研究来提高H2O2的利用率及矿 化率，但是仍然存在一个不可忽视的问题，也即金属离子最终会进入水体，不 仅催化剂难以回收，而且会造成二次污染。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种能够防止金属离子进入水体的基于芬顿 反应改进的工业有机废水处理方法。
具体的技术方案如下：
一种基于芬顿反应改进的工业有机废水处理方法，包括如下步骤：
将磁性铁氧体纳米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工业有机废水中，其中 磁性铁氧体纳米材料的尺寸(平均粒径)为10-20nm;
一次或分批次加入体积浓度为30%的H2O2，其中体积浓度为30%的H2O2的加入量为所述工业有机废水体积量的1-10%;
紫外光照射下反应2-24h;
磁分离回收磁性铁氧体纳米材料。
在其中一个实施例中，所述磁性铁氧体纳米材料选自四氧化三铁、铁酸镍、 铁酸钴、铁酸锰、矾酸铁和钛酸铁中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述磁性铁氧体纳米材料为四氧化三铁。
在其中一个实施例中，所述体积浓度为30%的H2O2为分3批加入。
在其中一个实施例中，紫外光照射下反应8-12h，紫外光的强度为 0.2-0.6w/cm3。
在其中一个实施例中，体积浓度为30%的H2O2的加入量为所述工业有机废 水体积量的2-8%。
在其中一个实施例中，所述工业有机废水的COD值大于100000mg/L。
本发明的原理及有益效果如下：
在芬顿光催化基础上，本发明以磁性铁氧体纳米材料为光芬顿催化剂，来 实现污水的深度降解处理。该发明的特点在于，一方面以磁性铁氧体纳米材料 为催化剂，利用纳米材料具有大的比表面积的优势可以提供更多的催化活性位 点，提高催化降解效率，另一方面利用铁氧体纳米材料的磁性，可以通过磁分 离技术从水体中分离回收催化剂，有利于达标水的直接排放，减少催化剂对环 境的二次污染，更重要的是催化剂可以重复使用，节省成本。
其中磁性铁氧体纳米材料以四氧化三铁的效果最好，纳米材料的尺寸必须 控制在10-20纳米之间。只有在此尺寸范围内的磁性铁氧体纳米材料才能保持超 顺磁性，在磁分离步骤中，通过外加磁场分离催化剂，外磁场撤走后，磁性铁 氧体纳米材料又会回复分散的状态;若超出该尺寸范围，磁性铁氧体纳米材料 就会具有铁磁性，通过外加磁场分离催化剂，外磁场撤走后，磁性铁氧体纳米 材料仍保持团聚状态无法分散，导致催化剂无法重复使用。
进一步地，本发明的废水处理方法特别适用于高COD的废水(COD含量 大于100000mg/L)处理，配合采用纳米四氧化三铁作为催化剂，分批次加入H2O2等步骤，降解率可以超过75%。