申请日20200113
公开(公告)日20200508
IPC分类号C02F1/30; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，在含复杂有机物的废水中加入双氧水，再加入氧化剂，同时利用白光照射废水，迅速搅拌，所述氧化剂为亚铁离子。本发明一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，利用用白光辅助照射，提高了·OH的数量，使氧化效能大大提高，促进废水有机物降解，有利于降低亚铁离子的用量，保持双氧水较高的利用率;Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质,可在白光照射下继续降解，从而使得有机物矿化程度更充分。
权利要求书
1.一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，其特征在于：在含复杂有机物的废水中加入双氧水，再加入氧化剂，同时利用白光照射废水，迅速搅拌，所述氧化剂为亚铁离子。
2.根据权利要求1所述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，其特征在于：每升废水中双氧水的用量为2-18mL。
3.根据权利要求1所述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，其特征在于：每升废水中氧化剂的用量为0.5-2.5mL。
4.根据权利要求1所述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，其特征在于：废水反应温度为40-80℃，废水pH=2～5。
5.根据权利要求1所述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，其特征在于：所述白光的照射时间为1-6min。
6.一种专用于实施权利要求1-5任一项所述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法的装置，其特征在于：包括反应容器、搅拌器、以及光源，所述搅拌器位于反应容器的中部，所述光源位于反应容器的内部，所述光源为白光灯管。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述反应容器的顶部连接有尾气排出管，所述反应容器的顶部连接有供废水、双氧水和氧化剂进入的进水管，所述反应容器的底部连接有出水管，所述反应容器的一侧连接有空气进气管。
说明书
一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法
技术领域
本发明涉及有机废水处理技术领域，特别涉及一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法。
背景技术
有机污染物降解可以使水体中的有机污染物浓度降低或消失，同时，消耗水中的溶解氧，甚至引起水体缺氧、发黑、发臭、死鱼和厌氧菌大量繁殖等。
有机污染物的降解过程主要是水体对污染物进行物理作用、化学作用和生物作用的共同结果：物理作用主要包括水体对污染物的稀释、吸附、沉淀、凝聚等方面，致使污染物浓度下降。化学作用是污染物与水体组份发生化学反应，使污染物浓度降低，化学作用主要包括氧化、还原、分解等方面。水体的生化作用是污染物被水体中各种微生物所分解的过程，
有机物的降解过程受温度、pH值、有机物的组成等因素影响。
近几十年来，国内外在难降解有机废水处理方面开展了较多的研究，其中氧化法以其巨大的潜力及独特的优势在研究应用中脱颖而出。与其它传统水处理方法相比，氧化法具有以下特点:
①产生大量非常活泼的羟基自由基·OH，·OH具有很强的氧化能力，其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87V)，它作为反应的中间产物，可以诱发后面一系列的链反应;
②由于它是一种物理-化学处理过程，很容易加以控制，以满足处理的需要，甚至可以降解10-9mg/L级的污染物，如作为生化处理的前处理或深度处理，可降低处理成本。
目前常用的高级氧化法主要包括以下几种:
Fenton法、O3/UV法、O3/H2O2法、UV/H2O2法、O3/UV/H2O2法和TiO2催化氧化法。但这些方法大都是对一般的有机物，或对特定的有机物进行降解，对成分复杂的有机物效果并不突出。
为此，本申请提出一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，在白光照射下用亚铁/H2O2氧化对成分复杂的有机物进行降解，使氧化效能大大提高，促进废水有机物降解，使得有机物矿化程度更充分。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，在含复杂有机物的废水中加入双氧水，再加入氧化剂，同时利用白光照射废水，迅速搅拌，所述氧化剂为亚铁离子。
优选的，每升废水中双氧水的用量为2-18mL。
优选的，每升废水中氧化剂的用量为0.5-2.5mL。
优选的，废水反应温度为40-80℃，废水pH=2～5。
优选的，所述白光的照射时间为1-6min。
1、Fe2+/H2O2法的原理
Fe2+/H2O2这个方法发现已有100多年的历史，但其作为一种氧化法应用于去除有机污染物是从20世纪60年代开始的。首先应用Fe2+/H2O2体系研究处理苯酚废水和烷基苯废水。此后，在有机废水处理中的研究应用越来越受到重视。作用机理如下:
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
此法在黑暗中就能破坏有机物，具有设备投资省的优点，但其缺点在于首先不能充分地矿化有机物，初始反应物转化为某些中间产物，这些中间产物或与Fe3+形成络合物，或与·OH的生成路线发生竞争，可能对环境的危害更大;其次对H2O2的利用率也不高。
pH值对·OH的生成率的影响主要表现在当pH过高时，Fe2+催化H2O2分解的速率降低，·OH的生成率减小，而且在碱性条件下H2O2还会发生自分解现象，这也对·OH的生成不利。在pH=2～5最有利于·OH的生成。反应温度对·OH表观生成率的影响较小，可以认为·OH的生成主要是受扩散控制的。
2、引入白光辅助作用原理：
把白光引进Fe2+/H2O2体系，形成白光/Fe2+/H2O2法，实际上是Fe2+/H2O2与白光/H2O2两种体系的结合，该法具有以下几个优点:
①可降低Fe2+的用量，保持H2O2较高的利用率;
②白光和Fe2+对H2O2催化分解存在协同作用，体系中H2O2的分解速率远远大于Fe2+催化H2O2分解速率的简单加和，这主要是由于Fe2+的某些羟基配合物可发生光敏化反应生成·OH所致;
③可使有机物矿化程度更充分，因为Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质，可在白光照射下继续降解;
④有机物在白光照射下可部分分解。
该方法具有很强的氧化能力，能有效地分解有机物，且矿化程度较好，但其该法只适于处理中低浓度的有机废水。这是由于有机物浓度高时，被Fe(Ⅲ)络合物所吸收的光量子数很少，并且需要较长的辐射时间，而且H2O2的投入量也会增加，同时·OH易被高浓度的H2O2所清除。
要提高其对有机废水的处理效率关键在于提高反应体系中·OH的生成率和利用率。研究表明，Fe2+浓度、H2O2浓度和pH值对·OH的生成率均有影响。在一定浓度范围内，随Fe2+和H2O2浓度的增大，·OH的表观生成率也增大;但当Fe2+或H2O2浓度过高时，·OH的表观生成率反而降低，产生这一现象可能是由以下几种原因引起的:
(1)Fe2+对·OH的捕捉作用:
Fe2++·OH→Fe3++OH-
(2)H2O2对·OH的捕捉作用:
H2O2+·OH→HO2·+H2O
(3)·OH的自身反应
·OH+·OH→2H2O+O2
致使一部分最初生成的·OH被消耗掉，表现为·OH表观生成率的下降。
所以，在不提高Fe2+和H2O2浓度情况下，用白光辅助照射，提高了·OH的数量，使氧化效能大大提高。
一种专用于实施上述的白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法的装置，包括反应容器、搅拌器、以及光源，所述搅拌器位于反应容器的中部，所述光源位于反应容器的内部，所述光源为白光灯管。
优选的，所述反应容器的顶部连接有尾气排出管，所述反应容器的顶部连接有供废水、双氧水和氧化剂进入的进水管，所述反应容器的底部连接有出水管，所述反应容器的一侧连接有空气进气管。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该种白光照射辅助亚铁氧化法降解废水中复杂有机物的方法，利用用白光辅助照射，提高了·OH的数量，使氧化效能大大提高，促进废水有机物降解，有利于降低亚铁离子的用量，保持双氧水较高的利用率;Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质,可在白光照射下继续降解，从而使得有机物矿化程度更充分。（发明人吴良彪;吴玄叶;王建荣;李薇;郑晓明;牟晓红）