申请日2018.08.09
公开(公告)日2018.11.27
IPC分类号C02F9/04; C02F1/72; B01J27/24; C02F101/34
摘要
一种含烷基酚有机废水的处理方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨粉分散在去离子水中，采用超声清洗，得到单层氧化石墨烯水溶液;(2)采用碱液将单层氧化石墨烯水溶液的PH值调节至9‑11，然后加入水合肼快速搅拌，得到还原性氧化石墨烯;(3)将还原性氧化石墨烯与硫脲充分混合，置于管式炉中焙烧，得到N,S‑rGO;(4)在含烷基酚的有机废水中加入N,S‑rGO和过硫酸盐，去除有机废水中的烷基酚。本发明通过热分解法一步合成了氮硫双元素掺杂的还原性氧化石墨烯，利用氮硫双元素掺杂的还原性氧化石墨烯作为催化剂，对于过硫酸盐具有很强的催化激发能力，产生的硫酸根自由基对含有烷基酚的有机废水有很强的氧化降解能力。
权利要求书
1.一种含烷基酚有机废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有烷基酚的有机废水收集后，进入混凝池，加入混凝剂，去除污水中的大部分COD、色度;
经混凝处理后的有机废水进入沉淀池，沉降10-20h，去除废水中的大颗粒物质;
经沉降处理后的有机废水进入氧化池，加入N,S-rGO和过硫酸盐，混匀后处理1-2h，去除有机废水中的烷基酚;
经氧化处理后的有机废水进入沉降池，调节PH至7-8，沉降2-3h，处理出水经消毒后达标排放;
将使用过的N,S-rGO过滤回收，烘干后循环使用。
2.根据权利要求1所述的含烷基酚有机废水的处理方法，其特征在于，所述N,S-rGO和有机废水中烷基酚的质量比为1:2000-3000。
3.根据权利要求1所述的含烷基酚有机废水的处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐为K2S2O8，加入K2S2O8和N,S-rGO的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种含烷基酚有机废水的处理方法，其特征在于，所述N,S-rGO的制备方法包括以下步骤：
将氧化石墨粉分散在去离子水中，采用超声波清洗机超声30-60min，得到单层氧化石墨烯水溶液;
采用碱液将单层氧化石墨烯水溶液的PH值调节至9-11，然后加入水合肼快速搅拌5-10min，然后95℃水浴搅拌4-8，离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯;
将还原性氧化石墨烯与硫脲充分混合，置于管式炉中焙烧1-3h，得到N,S-rGO。
5.根据权利要求4所述的N,S-rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱液为氨水。
6.根据权利要求4所述的N,S-rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述水合肼和氧化石墨烯的体质比为9-12mL:1g。
7.根据权利要求4所述的N,S-rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫脲和氧化石墨烯的质量比为1-3:1。
8.根据权利要求4所述的N,S-rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述管式炉为石英管式炉，升温速率5-10℃/min，焙烧温度为300-500℃。
说明书
一种含烷基酚有机废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水的处理方法，具体为一种含烷基酚有机废水的处理方法。
背景技术
随着工农业及城镇化水平迅速发展，以烷基酚类为代表的类固醇类内分泌干扰物也不可避免地汇入至环境水体中。已有大量研究发现，即使在很低暴露浓度水平，烷基酚类污染物对人体及动植物体仍具有内分泌干扰毒性。目前，用于含酚废水的处理方法主要有萃取法、吸附法、化学氧化法、生化处理法等。萃取法能耗高，易发生萃取剂残留于后续废水中，影响后续的处理过程;吸附法操作简单，适合于含酚量较低的废水，但设备一次性投资较大，而且吸附剂再生困难。近年来兴起的基于芬顿(Fenton)反应的高级氧化技术(AOP)最为普遍，它是利用二价铁离子(Fe2+)和双氧水之间的链反应催化生成自由基，其具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。然而，该技术除了在水体中引入H2O2及Fe2+外，其作用产生的羟基自由基的选择性不高且对某些难降解物质的氧化效率不佳。
为了克服传统Fenton法的缺点，基于硫酸根自由基(SO42-•)的高级氧化技术应运而生。过硫酸盐高级氧化法是通过加热、过渡金属离子催化、紫外光照射等手段，使过硫酸根离子(S2O82-)产生硫酸根自由基(SO42-•)。硫酸根自由基为亲电子自由基，当有机物的结构中含有氨基(-NH2)、羟基(-OH)、羧基(-COOH)和烷氧基(-OR)等供电子基团时，硫酸根自由基易与该类有机物发生氧化还原反应，将有机物降解为无毒害的小分子有机酸、H2O和CO2等。然而高级氧化法存在不同程度的缺陷，如对设备要求苛刻，降解效果差，后续处理繁杂，因此催化氧化法应运而生。由于金属物质的毒性特性限制了其在实际水处理中的应用，非金属元素(N，S，B)负载的氧化石墨烯材料作为催化剂逐渐进入人们的视野，且多元素掺杂还原性石墨烯具有比单元素掺杂还原性石墨烯更好的催化性能。
目前，合成非金属元素负载的氧化石墨烯主要方法是水热，溶剂热等，此合成过程具有流程复杂，耗时长等缺点，因此需要开发一种制备简单，成功率高的非金属元素负载的氧化石墨烯的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含烷基酚有机废水的处理方法，解决背景技术中的问题。
一种含烷基酚有机废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)将含有烷基酚的有机废水收集后，进入混凝池，加入混凝剂，去除污水中的大部分COD、色度;
(2)经混凝处理后的有机废水进入沉淀池，沉降10-20h，去除废水中的大颗粒物质;
(3)经沉降处理后的有机废水进入氧化池，加入N,S-rGO和过硫酸盐，混匀后处理1-2h，去除有机废水中的烷基酚;
(4)经氧化处理后的有机废水进入沉降池，调节PH至7-8，沉降2-3h，处理出水经消毒后达标排放;
(5)将使用过的N,S-rGO过滤回收，烘干后循环使用。
进一步地，所述N,S-rGO和有机废水中烷基酚的质量比为1:2000-3000。
进一步地，所述过硫酸盐为K2S2O8，加入K2S2O8和N,S-rGO的质量比为1:1。
一种N,S-rGO复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉分散在去离子水中，采用超声波清洗机超声30-60min，得到单层氧化石墨烯水溶液;
(2)采用碱液将单层氧化石墨烯水溶液的PH值调节至9-11，然后加入水合肼快速搅拌5-10min，然后95℃水浴搅拌4-8，离心、洗涤、真空干燥，得到还原性氧化石墨烯;
(3)将还原性氧化石墨烯与硫脲充分混合，置于管式炉中焙烧1-3h，得到N,S-rGO。
进一步地，所述碱液为氨水。
进一步地，所述水合肼和氧化石墨烯的体质比为9-12mL:1g。
进一步地，所述硫脲和氧化石墨烯的质量比为2-5:1。
进一步地，所述管式炉为石英管式炉，升温速率5-10℃/min，焙烧温度为300-500℃。
通过透射电镜、拉曼及电化学方法对材料掺杂前后的形貌、结构及电催化性能进行了表征，结果显示，掺杂后的还原性氧化石墨烯表面结构出现很多缺陷，其与拉曼表征结果一致，证明氮硫元素掺杂破坏了氧化石墨烯原有的丝绸状平整结构。电化学表征法进一步证明，掺杂后材料具有更强的电子转移及电容性能。总之，掺杂后材料催化降解性能得到很大提高。
有益效果：
1、本发明通过热分解法一步合成了氮硫双元素掺杂的还原性氧化石墨烯，流程简短，成功率高。
、本发明利用氮硫双元素掺杂的还原性氧化石墨烯作为催化剂，对于过硫酸盐具有很强的催化激发能力，产生的硫酸根自由基对含有烷基酚的有机废水有很强的氧化降解能力。