申请日2012.03.14
公开(公告)日2013.08.14
IPC分类号C02F1/70
摘要
本发明涉及一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法，将亚铁盐溶解于抗坏血酸稀溶液中，利用分散剂、碱性溶液、铜盐处理得到强化多羟基亚铁化合物，然后利用该化合物对废水进行处理并取样分析。与现有技术相比，本发明还原活性高，分散性好，比表面积大，能够还原转化废水中的难降解毒害性污染物，提高废水可生化性，另外价格较为低廉，用量较少，处理成本较低。
权利要求书
1.一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法，其特征在于，通过强化 多羟基亚铁化合物的还原性能对废水进行处理，具体包括以下步骤：
(1)废水处理剂的制备
a、将亚铁盐溶解于抗坏血酸(Vc)水溶液中;
b、加入3%质量浓度的十六烷基三甲基溴化铵无氧水溶液作为分散剂;
c、向上述溶液中逐渐滴加无氧碱性溶液，边滴加边搅拌，通过控制亚铁离 子和氢氧根的摩尔比，得到结构态亚铁沉淀物;
d、向上述溶液中加入铜盐水溶液，边滴加边搅拌，通过控制铜离子的加 入量得到废水处理剂——强化多羟基亚铁化合物;
(2)废水处理
a、将废水加入到反应器中，调节废水的pH为6～10;
b、将处理得到的强化多羟基亚铁化合物直接投加到废水反应器中，或先 进行过滤，然后隔绝氧气干燥，得到固体粉末后，投加到废水反应器中;
c、控制废水中强化多羟基亚铁化合物的浓度为0.01～1g/L(以亚铁含量计)， 搅拌反应，静置0.5-1h，即完成对废水的处理，取样分析即可。
2.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，所述的亚铁盐选自FeSO4·7H2O、FeSO4、FeCl2或Fe(NO3)2。
3.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，所述的抗坏血酸(Vc)的浓度为0.25×10-4～0.75×10-4mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，亚铁盐溶解于抗坏血酸(Vc)水溶液中的Fe2+的摩尔浓度为 0.1～1mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，所述的无氧碱性溶液选自NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3或氨 水溶液。
6.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，所述的亚铁离子和氢氧根的摩尔比为0.2～0.8。
7.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，所述的铜盐水溶液为CuCl2、CuSO4或Cu(NO3)2水溶液，浓度为 0.1～1.0mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，铜离子和亚铁离子的摩尔比为3.5×10-3～0.3。
9.根据权利要求1所述的一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法， 其特征在于，步骤(2)中所述的搅拌反应的时间为20～60min。
说明书
强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，尤其是涉及一种强化多羟基亚铁化合物处 理废水的方法。
背景技术
根据标准电极电位Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.771V，可以知道Fe2+有一定的还原作 用，Fe2+可以还原Cr(VI)、Mn(IV)等过渡金属的高价离子，但是还原硝基苯类 和卤代芳香化合物等结构复杂有机物的性能很差。亚铁与氢氧根的结合能够显 著改善亚铁的还原，中国专利“一种绿绣的制备方法”(CN 101259970A)公开 了一种Fe(II)和Fe(III)与氢氧根共沉淀形成绿绣的方法;绿绣是一种具有LDH (Layered doubled hydroxide，LDH)结构的含有Fe(II)和Fe(III)的混合物，它 一般是铁氧化腐蚀中间产物或者是在厌氧土壤和沉积物中以沉淀物的形式存 在，实验证明绿锈具有很强的吸附性和还原能力，能够将氯代烃还原脱氯(Erbs M，Hansen H C B，Olsen C E.Reductive dechlorination of carbon tetrachloride using iron(II)iron(III)hydroxide sulfate(green rust)[J].Environ.Sci.Technol.1999，33 (2)：307-311)，将硝基苯还原为苯胺等，亚铁的结构形态转变导致其还原能力 的转变。绿锈是三价铁和亚铁混合物，含有较多的三价态铁，用于还原污染物 时三价铁不具有还原作用，影响了还原性能。中国专利“一种用硫酸亚铁或者氯 化亚铁废液处理印染废水的方法”(CN1296920A)公开了一种有效处理印染废 水的方法：FeCl2废液和5%CuSO4加入到印染废水中，再加入活性炭辅料一起 搅拌混合调节混合液pH在4～5.5;Cu2+的强烈极化作用和辅料的凝聚作用增 强处理效果;该专利要求反应条件在酸性条件下，不利于发挥亚铁的还原作用。 另外，印染废水一般偏碱性需要投加大量硫酸，反应后还需要投加碱将pH调 回中性，而且需要投加活性炭和炭黑等辅料成分，工艺复杂。中国专利“多羟基 结构态亚铁化合物的制备及用于废水还原预处理”(CN102060334A)制备的纯 亚铁的羟基化合物，具有较强的还原性能，能够使染料还原脱色，能够用于印 染废水还原预处理，但是实验研究显示多羟基亚铁还原卤代芳香化合物时的速 率很慢，几乎不能使其脱卤，从而限制了其应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种强化亚 铁羟基化合物用于废水中污染物的还原处理，主要技术原理是通过添加铜离子 作为催化剂，抗坏血酸作为保护剂，十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂，起到 催化FHC还原的作用，增强FHC的还原性能和应用能力，强化多羟基亚铁化 合物处理废水的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法，使用亚铁盐水溶液，通过控制体 系的pH，确定不同的[Fe(II)]∶[OH-]摩尔比，使亚铁与羟基结合，全部转化为 结构态亚铁，形成具有强还原性能的多羟基结构态亚铁络合物(Ferrous Hydroxy Complex，FHC)，并投加抗坏血酸，保护FHC的结构特性，以防止Fe(II)被氧 化为Fe(II);再通过向体系加入一定浓度的二价铜离子作为催化剂，Cu(II)被 FHC还原为微纳米颗粒的新生态Cu0附着于FHC表面，形成Cu/FHC体系，该 体系强化了FHC的还原性能，形成具有很强还原能力的亚铁类还原剂，并通过 投加分散剂使FHC形成颗粒更均匀、比表面积更大的纳米颗粒体系。通过还原 处理2，5-二溴苯胺模拟废水和印染废水，评价铜离子强化FHC的还原性能，并 优化工艺条件，形成废水还原预处理新工艺方法，具体包括以下步骤：
(1)废水处理剂的制备
a、将亚铁盐溶解于抗坏血酸(Vc)水溶液中;
b、加入3%质量浓度的十六烷基三甲基溴化铵无氧水溶液作为分散剂;
c、向上述溶液中逐渐滴加无氧碱性溶液，边滴加边搅拌，通过控制亚铁离 子和氢氧根的摩尔比，处理得到结构态亚铁沉淀物;
d、向上述溶液中加入铜盐水溶液，边滴加边搅拌，通过控制铜离子的加 入量得到优良的废水处理剂——强化多羟基亚铁化合物;
(2)废水处理
a、将废水加入到反应器中，调节废水的pH为6～10;
b、将处理得到的强化多羟基亚铁化合物直接投加到废水反应器中，或先 进行过滤，然后隔绝氧气干燥，得到固体粉末后，投加到废水反应器中;
c、控制废水中强化多羟基亚铁化合物的浓度为0.1～1g/L(以亚铁含量计)， 搅拌反应，即完成对废水的处理，取样分析即可。
上述处理过程还可以采用以下步骤：
(1)将废水pH调节到9～13;
(2)然后向废水中投加0.1g/L～1g/L硫酸亚铁的同时，一边搅拌一边加入 0.1×10-3～0.8×10-3mol/L的Cu(II)溶液，快速搅拌使废水原有的碱与Fe2+结合转 化为FHC，再与Cu(II)结合，FHC将Cu(II)还原为微纳米颗粒的新生态Cu0， 形成Cu/FHC，搅拌反应一定时间，取水样分析。
所述的亚铁盐选自FeSO4·7H2O、FeSO4、FeCl2或Fe(NO3)2。
所述的抗坏血酸(Vc)的浓度为0.25×10-4～0.75×10-4mol/L。
亚铁盐溶解于抗坏血酸(Vc)水溶液中的Fe2+的摩尔浓度为0.1～1mol/L。
所述的无氧碱性溶液选自NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3或氨水溶液。
所述的亚铁离子和氢氧根的摩尔比为0.2～0.8。
所述的铜盐水溶液为CuCl2、CuSO4或Cu(NO3)2水溶液，浓度为 0.1～1.0mol/L。
铜离子和亚铁离子的摩尔比为3.5×10-3～0.3。
步骤(2)中所述的搅拌反应的时间为20～60min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)制备的Cu/FHC还原剂(强化多羟基亚铁化合物)的还原活性高，分 散性好，比表面积大，比FHC的还原性能大大提高，充分发挥了亚铁的还原性 能，能快速还原转化废水中的难降解毒害性污染物，提高废水可生化性。
(2)强化FHC还原性能的制备方法简单，操作方便，投加方式灵活，便 于工程运用。由于硫酸铁和硫酸铜的价格较为低廉，用量较少，处理成本较低， 具备良好的工程应用前景。