申请日2011.12.14
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号C02F101/36; C02F1/70
摘要
一种用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法，该方法的步骤包括，调节去除了固体杂质的氯代有机废水的pH值6～9;在常压状态下，将Fe-Al双金属粉末加入氯代有机废水内充分搅拌成混合液;然后在Fe-Al双金属粉末双向脉冲电流辅助下，对氯代有机废水进行还原降解。本发明具有在极大地节省成本情况下，其降解效果却仍然很好的优点，更适合于工业化应用。
权利要求书
1.一种用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法，该方法的步骤如下：
(1)把收集来的氯代有机废水进行过滤，以除去固体杂质;
(2)调节去除了固体杂质的氯代有机废水的pH值，至pH=6～9;
(3)在常压状态下，将双金属粉末加入调节了pH值后的氯代有机废水内充分搅拌，以成混合液，然后在辅助条件下进行还原降解;
(4)在步骤(3)之后，过滤出混合液中的双金属粉末，得到已经还原降解的水溶液;
其特征在于：步骤(3)所述双金属粉末为Fe-Al双金属粉末，其粒度均不大于0.5mm，两者的摩尔量之比为Fe∶Al=1∶1～2∶1;Fe-Al双金属粉末∶氯代有机废水=3g/L～6g/L;
所述辅助条件是在所述混合液中插入电极并接入双向脉冲电流;其中，正向脉冲电流密度为0.75A/cm2～1.25A/cm2，正向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为60ms;反向脉冲电流密度为0.125A/cm2～0.25 A/cm2，反向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为12ms;
步骤(3)所述还原降解的温度为常温，时间在还原降解不会继续进行下去之时结束。
2.根据权利要求1所述用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法，其特征在于，步骤(3)所述电极的阳极为石墨电极，阴极为Pb-Ag-Ca-Sr四元合金电极。
说明书
一种用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法
技术领域
本发明涉及用双金属粉末来对氯代有机废水进行无害化处理的方法。
背景技术
氯代有机物包括氯代脂肪烃、氯代芳香烃以及有机氯农药等。随着这些氯代有机物在各个领域内的广泛应用，必然就有大量的含氯代有机物的氯代有机废水被排放到环境中。由于氯代有机物是一类难降解、危害性极大的有机化合物，所以，必须对氯代有机废水进行无害化处理，为此，人们已经作了大量的研究、并有了许多有效的方法，化学还原法是其中之一。化学还原法包括零价铁还原法和双金属粉末还原法等。只是，零价铁还原法还原降解效率太低，而双金属粉末还原法虽能弥补零价铁还原法的缺点，但一般双金属粉末催化剂制备过程较复杂，在载体上形成双金属粉末催化剂镀层需要特殊工艺，且催化活性高的还原金属(如钯等)价格昂贵，降解氯代有机废水时还需在较高温度和压力下进行，使得氯代有机废水处理的总费用较高。为克服上述双金属粉末还原法的不足，公开号为CN101575150A、名称为《用微波强化的双金属粉末降解氯代有机废水的方法》的专利申请，提出了直接使用双金属(Fe-Zn、Fe-Al、Fe-Mn)的粉末来降解氯代有机废水的方法。该现有技术在待降解的氯代有机废水中同时加入了表面活性剂(聚醚2020和正丁醇的混合物)，并加上微波强化的辅助条件。该方法省去了复杂的双金属粉末催化剂制备过程;在降解氯代有机废水时，能够在常压和温度相对较低(25～40℃)的状态下进行。也的确取得了废水治理成本低、效率高、还原效果好、操作简单的效果。然而，由于该现有技术的双金属粉末用量太多，处理一升氯代有机废水就需双金属粉末50g，而使得其废水治理成本的降低仍然比较有限。
发明内容
本发明的目的是，提供一种降解效果不比现有技术差，但能将氯代有机废水治理的成本降低得更多的用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法。
为了实现所述目的之技术方案是这样一种用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法，与现有技术相同的方面是，该方法的步骤如下：
(1)把收集来的氯代有机废水进行过滤，以除去固体杂质;
(2)调节去除了固体杂质的氯代有机废水的pH值，至pH=6～9;
(3)在常压状态下，将双金属粉末加入调节了pH值后的氯代有机废水内充分搅拌，以成混合液，然后在辅助条件下进行还原降解;
(4)在步骤(3)之后，过滤出混合液中的双金属粉末，得到已经还原降解的水溶液;
其改进之处是：步骤(3)所述双金属粉末为Fe-Al双金属粉末，其粒度均不大于0.5mm，两者的摩尔量之比为Fe∶Al=1∶1～2∶1;Fe-Al双金属粉末∶氯代有机废水=3g/L～6g/L;
所述辅助条件是在混合液中插入电极并接入双向脉冲电流;其中，正向脉冲电流密度为0.75A/cm2～1.25A/cm2，正向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为60ms;反相脉冲电流密度为0.125A/cm2～0.25 A/cm2，反向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为12ms;
步骤(3)所述还原降解的温度为常温，时间在还原降解不会继续进行下去之时结束。
从方案中可以看出，本发明处理一升氯代有机废水的Fe-Al双金属粉末用量，仅有3g～6g，与现有技术用量50g相比较，显然节省了成本。另外，由于本发明还省掉了现有技术需同时加入氯代有机废水中的表面活性剂，且仅仅只在常温状态下进行降解，因此，又更进一步地节省了成本。在极大地节省成本情况下，但其降解效果却不比现有技术差的原因是，脉冲电场是电流方向和通断作间隙变化的直流电，这种变化的直流电在导通时的峰值电流相当于普通直流电的几倍甚至十几倍，正是这个瞬时高电流密度能使氯代有机废水中的各种离子在极高的过电位下发生电子转移，而且由于正反向工作时间不同而形成的不对称脉冲电场，能够产生不连续电流，当电流导通时，电化学极化增大，阴极区附近金属离子充分被沉积;当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始浓度，消除了浓差极化。不对称脉冲电场伴随着周期换向能够在阴极与氯代有机废水形成的固-液界面处产生反扩散层。这样，一方面能够加快了Fe-Al双金属粉末作为催化剂的催化反应速率，另外Fe-Al双金属粉末还能在反扩散层处对氯代有机物进行充分的还原降解，从而使得仅用少量的Fe-Al双金属粉末来处理氯代有机废水成为可能，并取得并不比现有技术差的良好效果(详见验证例)。简言之，与现有技术相比较，本发明更适合于工业化应用。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
一种用双金属粉末还原降解氯代有机废水的方法，该方法的步骤如下：
(1)把收集来的氯代有机废水进行过滤，以除去固体杂质;
(2)调节去除了固体杂质的氯代有机废水的pH值，至pH=6～9;
(3)在常压状态下，将双金属粉末加入调节了pH值后的氯代有机废水内充分搅拌，以成混合液，然后在辅助条件下进行还原降解;
(4)在步骤(3)之后，过滤出混合液中的双金属粉末，得到已经还原降解的水溶液;
在本发明中，步骤(3)所述双金属粉末为Fe-Al双金属粉末(铁-铝双金属粉末)，其粒度均不大于0.5mm(即，过32目泰勒标准筛)，两者的摩尔量之比为Fe∶Al=1∶1～2∶1;Fe-Al双金属粉末∶氯代有机废水=3g/L～6g/L;
所述辅助条件是在混合液中插入电极并接入双向脉冲电流;其中，正向脉冲电流密度为0.75A/cm2～1.25A/cm2，正向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为60ms;反相脉冲电流密度为0.125A/cm2～0.25 A/cm2，反向导通时间为5ms，关断时间为1ms，工作时间为12ms;
步骤(3)所述还原降解的温度为常温，时间在还原降解不会继续进行下去之时结束。
进一步讲，为取得更好的效果，在本具体实施方式中，其步骤(3)所述电极的阳极为石墨电极，阴极为Pb-Ag-Ca-Sr四元合金电极。
本发明通过了试验验证，试验步骤与本具体实施方式所述相同。其中，在Fe-Al双金属粉末中，其组分为市售的还原铁粉和铝粉。脉冲电场由SMD双脉冲电镀电源提供，所用电极的阳极为石墨电极，阴极为Pb-Ag-Ca-Sr四元合金电极。试验用废水取出氯丁橡胶生产中产生的氯代有机废水;验证时用重铬酸盐法(GB11914-89)测定该废水处理前后的COD值，并按下式计算出反应处理效果的COD去除率。
COD去除率=(氯代有机废水初始COD值-处理后水溶液的COD值)/氯代有机废水初始COD值×100%
验证结果见下表(试验用氯代有机废水的量为100mL)。
从验证表中可以看出，本发明除因Fe-Al双金属粉末的用量大大减少等原因而导致成本显著降低之外，COD去除率也相当高。