申请日2015.04.14
公开(公告)日2015.07.15
IPC分类号C02F1/48; C02F1/72
摘要
本发明提供了一种处理难降解有机废水的磁芬顿方法，包括以下步骤：(1)将难降解有机废水注入反应器;(2)向反应器中加入催化剂，(3)用酸碱调节剂将溶液的pH值调整为2.5～8.0;(4)在反应器周围施加磁场;(5)向反应器中加入H2O2溶液，反应完成后进行沉淀，使固液分离;(6)调整反应器中溶液的pH值为7.0～7.5。本发明与传统芬顿反应相比，拓宽了反应适用的pH范围;与非均相芬顿反应相比，提高了非均相芬顿试剂的氧化速率和难降解有机物的去除率;此外，本发明只需在反应器周围布置弱磁场，不需额外投加化学药剂，因此更加绿色环保。
摘要附图
权利要求书
1.一种处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将难降解有机废水注入反应器;
(2)向反应器中加入催化剂，其中，所述催化剂为零价铁、氧化亚铁、四 氧化三铁、三氧化二铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁、羟基氧化铁中的一种或几种的 混合物
(3)用酸碱调节剂将溶液的pH值调整为2.5～8.0;
(4)在反应器周围施加磁场;
(5)向反应器中加入H2O2溶液，反应完成后进行沉淀，使固液分离;
(6)调整反应器中溶液的pH值为7.0～7.5。
2.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 所述的难降解有机废水为印染废水、煤化工废水、石化废水、制革废水、造纸废 水、屠宰废水、食品废水、制药废水、油漆废水、啤酒废水和酒精废水中的任意 一种。
3.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 步骤(2)中，催化剂与难降解有机废水中的难降解有机物的质量比为0.1～1.0g∶ 30～70mg。
4.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 步骤(3)中，所述的酸碱调节剂为盐酸或氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 步骤(4)中，施加的磁场的磁场强度为1～60mT。
6.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 步骤(4)中，所述磁场为由磁片、磁块或者电磁铁提供的磁场中的一种。
7.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 步骤(5)中，H2O2溶液与催化剂的体积质量比为1.0～1.5ml∶0.1～1.0g。
8.根据权利要求1所述的处理难降解有机废水的磁芬顿方法，其特征在于， 所述的H2O2溶液中H2O2的质量分数不少于30%。
说明书
一种处理难降解有机废水的磁芬顿方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种处理难降解有机废水的磁芬顿方法。
背景技术
近年来，随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化、印染等行业的迅速发展， 各种含有大量难生物降解的有机污染物的废水相应增多，它们进入水体给环境造 成了严重的污染。而传统的生物法处理虽然费用低，但占地面积大，通常只适用 低浓度的易生物降解的废水，对高浓度难生物降解的有机废水的处理效率较低， 而且系统启动时间较长。
高级氧化技术利用羟基自由基氧化去除水中有机物，能够降解水中难生物降 解或对生物有毒害作用的有机污染物，提高其可生物降解性，甚至达到对有机物 的彻底矿化去除。高级氧化技术种类繁多，包括催化臭氧化、臭氧紫外联用、光 催化氧化、芬顿及类芬顿体系等。其中芬顿体系主要利用Fe2+和过氧化氢反应来 产生羟基自由基或瞬态的高价铁，从而进攻目标物的反应体系。其在酸性水溶液 中具有很强的氧化能力，可以很好地降解废水中的有机污染物，反应速度较快， 但处理后的水体存在较多的铁离子，致使水体产生颜色，造成二次污染，并形成 难处理和难再生的含铁污泥。为解决这个问题，逐步发展起非均相芬顿反应，该 反应体系通常是将含铁固体物质或载体固定离子态铁投入反应体系内以获得固- 液分离能力、避免二次污染。非均相芬顿反应体系具有有效pH范围宽、催化剂 可重复利用等优势，但其反应过程仍然存在传质制约，因此反应速率远低于传统 芬顿反应，需要增加其它手段来强化非均相芬顿反应的过程。
目前有的研究人员把紫外线、超声波等引入芬顿体系来促进反应，但紫外线 和超声波会额外消耗电能，增加运行成本;鲁秀国等(鲁秀国，刘雪梅，童祯恭. 磁芬顿处理酸性黑10B模拟废水的实验研究[J].环境科学与技术，2008，31(9)： 106-109)向均相芬顿反应体系中引入强磁场来促进染料废水的降解，但反应的 过程中仍会产生大量的含铁污泥，且外加强磁场如由电磁铁产生，仍会造成电能 的大量消耗。鲁秀国等的研究考察的是磁场对均相芬顿中Fe2+的影响。
发明内容
发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种为了解决现有芬 顿反应处理难降解有机废水存在的pH适用范围窄、产生铁泥量大和非均相芬顿 反应速率低的问题，提供的一种处理难降解有机废水的磁芬顿方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供的处理难降解有机废水的磁芬 顿方法包括以下步骤：
(1)将难降解有机废水注入反应器;
(2)向反应器中加入添加催化剂，其中，所述催化剂为零价铁、氧化亚铁、 四氧化三铁、三氧化二铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁、羟基氧化铁中的一种或几种 的混合物;
(3)用酸碱调节剂将溶液的pH值调整为2.5～8.0，优选地，将pH值调整 至3.0左右，此时反应速率加快，但如果初始pH值距离3较远，则需在反应速 率和酸的使用量上寻求一个平衡;
(4)在反应器周围施加磁场;
(5)向反应器中加入H2O2溶液，反应完成后撤去磁场并进行自然沉淀，使 固液分离;
(6)调整反应器中溶液的pH值为7.0～7.5。
具体地，所述的难降解有机废水为印染废水、煤化工废水、石化废水、制革 废水、造纸废水、屠宰废水、食品废水、制药废水、油漆废水、啤酒废水和酒精 废水中的任意一种。
优选地，步骤(2)中，催化剂与难降解有机废水中的难降解有机物的质量 比为0.1～1.0g：30～70mg。
步骤(3)中，所述的酸碱调节剂为盐酸或氢氧化钠。
优选地，步骤(4)中，施加的磁场的磁场强度为1～60mT，施加大于60mT 的磁场，有机物去除率会提高但并不明显，且增加能耗，因此使用1～60mT的 弱磁场即可。
步骤(4)中，所述磁场为由磁片、磁块或者电磁铁提供的磁场中的一种。
步骤(5)中，H2O2溶液与催化剂的体积质量比为1.0～1.5ml∶0.1～1.0g。
优选地，所述的H2O2溶液中H2O2的质量分数不少于30%。
有益效果：同现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明属于高级氧化技术，主要是利用羟基自由基氧化去除水中有机 物，而羟基自由基对于有机物没有选择性，这也就意味着本发明对于各种废水都 适合，其创新之处在于利用了磁场对铁和铁氧化物反应速率的促进作用，同时本 发明拓宽了非均相芬顿反应pH适用范围，减少了待处理水酸碱调节的成本;
(2)本发明对水中难降解有机污染物的去除率比传统非均相芬顿体系对水 中难降解有机污染物去除率提高了3～10倍，极大的提高了反应速率，同时避免 了芬顿体系中Fe2+造成的二次污染;对于处理高浓度、量大的废水，只需增加 H2O2和催化剂的用量，且有机物的去除率基本稳定，不会像光芬顿那样因浓度 大溶液透光性差而使有机物去除率大幅度下降，同时会致使水体产生颜色，造成 二次污染，并形成难处理和难再生的含铁污泥，不利于实际应用;
(3)本发明只需在反应器周围布置弱磁场，不需额外投加化学药剂，装置 相对简单，反应过程易控制，且外加磁场对反应系统干扰较小。