一種電芬頓處理有機廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下：（1）廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%～1.1wt%；（2）待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；（3）聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.1～0.3w/m3；（4）待反應(yīng)20～40分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，整個過程中持續(xù)攪拌；（5）待2～4個小時后，反應(yīng)完成后進行沉淀，使固液分離，即可完成廢水處理，本發(fā)明利用超聲波破碎反應(yīng)作為前期處理，之后又利用礦化垃圾參與電解污水凈化，從而解決現(xiàn)有芬頓技術(shù)中鐵離子難去除和污染物去除效率低的缺點。
【專利說明】一種電芬頓處理有機廢水的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦化垃圾參與的芬頓處理有機廢水的方法，特別是涉及一種電芬頓處理有機廢水的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在水資源環(huán)境治理中可通過超聲波的方式對廢水進行處理，超聲波的空化效應(yīng)為降解水中有害有機物提供可能，從而使超聲波污水處理目的的實現(xiàn)。在污水處理過程中，超聲波的空化作用對有機物有很強的降解能力，且降解速度很快，超聲波空化泡的崩潰所產(chǎn)生的高能量足以斷裂化學(xué)鍵，空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基(OHO和氫基(H+)，同有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，能將水體中有害有機物轉(zhuǎn)變成C02、H20、無機離子或比原有機物毒性小易降解的有機物。所以在傳統(tǒng)污水處理中生物降解難以處理的有機污染物，可以通過超聲波的空化作用實現(xiàn)降解。
[0003]芬頓(Fenton )試劑一般是指Fe2+和H2O2構(gòu)成的氧化體系，由法國科學(xué)家
H.J.H.Fenton于1894年發(fā)明，是一種不需要高溫高壓，而且設(shè)備簡單的化學(xué)氧化水處理技術(shù)。早期芬頓試劑主要應(yīng)用于有機分析化學(xué)和有機合成反應(yīng)，1964年，Eisenhouser首次將芬頓反應(yīng)作為廢水處理的技術(shù)運用，并在苯酚及烷基苯廢水處理實驗中獲得成功。傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)會造成鐵離子流失，為解決這個問題，逐步發(fā)展起非均相芬頓反應(yīng)，該反應(yīng)體系通常是將催化性能最強的鐵離子負載到不同的載體上，在保持其催化活性同時獲得固-液分離能力、避免二次污染。非均相芬頓反應(yīng)體系具有反應(yīng)效率高、有效PH范圍寬廣以及催化劑可再生利用等優(yōu)勢，是一項極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透呒壯趸に?。目前，多相芬頓催化劑的載體主要有活性炭粉、沸石分子篩、粘土等三類。Fenton氧化技術(shù)是一種有效的污泥預(yù)處理技術(shù)，但Fenton氧化技術(shù)需要高濃度的酸和亞鐵離子和過氧化氫，反應(yīng)的時間長且成本較高，如何縮短反應(yīng)時間，減少過氧化氫使用量，進一步降低Fenton氧化成本是研究的方向。
[0004]所述芬頓反應(yīng)是以亞鐵離子為催化劑的一系列自由基反應(yīng)。主要反應(yīng)大致如下: Fe2+ +H2O2==Fe3+ +0F+H0.Fe3+ +H202+0r==Fe2+ +Η20+Η0.Fe3+ +H2O2==Fe2+ +H+ +HO2
Η02+Η202==Η02+02 個 +H0.芬頓試劑通過以上反應(yīng)，不斷產(chǎn)生H0.(羥基自由基，電極電勢2.80EV，僅次于F2)，使得整個體系具有強氧化性，可以氧化氯苯、氯化芐、油脂等等難以被一般氧化劑(氯氣，次氯酸鈉，二氧化氯，臭氧，臭氧的電極電勢只有2.23EV)氧化的物質(zhì)。
[0005]以氯苯為例，C6H5Cl---------------(Fe2+ H2O2) — C02+H20+HC1
芬頓試劑的影響因素
根據(jù)上述Fenton試劑反應(yīng)的機理可知，OH.是氧化有機物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[0H1決定了 OH.的產(chǎn)量，因而決定了與有機物反應(yīng)的程度。影響該系統(tǒng)的因素包括溶液PH值、反應(yīng)溫度、H2O2投加量及投加方式、催化劑種類、催化劑與H2O2投加量之比等。
[0006]根據(jù)上訴材料中超聲波凈化廢水時，空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基(OHO和氫基(H+)，以及結(jié)合芬頓試劑中進行氧化反應(yīng)時需要的氫氧基(0H_)和氫基(H+)的參與，可以得出上訴兩種技術(shù)可以以有協(xié)同運用可能。
[0007]已知的現(xiàn)有的技術(shù)例如:申請?zhí)?201310678092.4與201210286680.9中分別提供了超聲波與芬頓反應(yīng)協(xié)同治理廢水的方法，所述201310678092.4中提出芬頓反應(yīng)與和超聲波破碎反應(yīng)是同時進行的，所述201210286680.9中提出的方法是先加入FeCl2和H2O2進行芬頓氧化，然后進行超聲波破碎反應(yīng)，但是上述兩個技術(shù)中沒有充分的利用到廢水在超聲波破碎反應(yīng)一段時間后，其中產(chǎn)生的大量的氫氧基(OHO和氫基(H+)可能對芬頓氧化技術(shù)的具有的促進作用。
[0008]與一般土壤相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機質(zhì)含量高、陽離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強的特點。特別是陽離子交換容量，礦化垃圾的陽離子交換容量更是高達0.068mol/100g以上，比普通的砂土高出數(shù)十倍(同濟大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，第34卷第10期，1360頁)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述文獻，本發(fā)明提供一種能夠利用超聲波破碎反應(yīng)作為前期處理，之后又利用礦化垃圾參與電解污水凈化，從而克服現(xiàn)有芬頓技術(shù)中鐵離子難去除和污染物去除效率低的不足的一種電芬頓處理有機廢水的方法。
[0010]一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下(I)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%?1.lwt% ； (2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.1?0.3w/m3 ；(4)待反應(yīng)20?40分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，整個過程中持續(xù)攪拌；(5)待2?4個小時后，反應(yīng)完成后進行沉淀，使固液分離，即可完成廢水處理。
[0011]進一步所述超聲波破碎反應(yīng)進行30分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液。
[0012]進一步所述的礦化垃圾和廢水的固液比為1:900。
[0013]進一步所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.15mL。
[0014]進一步所述的電解槽電流為30mA,每接通15min后，斷開30min,循環(huán)操作經(jīng)過總時間3h。
[0015]進一步所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%。
[0016]更進一步所述超聲破碎的聲能密度為0.2w/m3。
[0017]有益效果
與原有技術(shù)相比較本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明預(yù)先實施超聲波破碎反應(yīng)，使得污水或污泥中的產(chǎn)生了大量的氫氧基(OH+)和氫基(H—)，為之后的電芬頓氧化反應(yīng)提供了良好的環(huán)境的同時節(jié)省了 H2O2的投入，提高了反應(yīng)效率，所述芬頓反應(yīng)消耗的時間由原來的3?6小時，縮短為2?4小時； 2、所述活性炭粉不僅起到了吸附聚集有害物質(zhì)的作用，過濾后殘留的活性炭粉在芬頓反應(yīng)中還起到了催化作用，進一步的加快了反應(yīng)效率；
3、利用礦化垃圾參與電解污水凈化，從而克服現(xiàn)有芬頓技術(shù)中鐵離子難去除和污染物去除效率低的缺陷。

【具體實施方式】
[0018]實施例1
一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下:(I)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt% ；(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.Ι/m3 ；(4)待反應(yīng)20分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，礦化垃圾和廢水的固液比為1:500，所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.lmL，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，所述的電解槽電流為5mA，每接通15min后，斷開30min，循環(huán)操作經(jīng)過總時間2h。整個過程中持續(xù)攪拌，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為50r/min ； (5)待2個小時后,反應(yīng)完成后進行沉淀,使固液分離，即可完成廢水處理，最終得污染物總?cè)コ蕿?0.5%，鐵離子濃度為2.8g/L。
[0019]對于同樣的廢水，在同樣條件下，未加入活性炭粉，未施加超聲波作用，在相同的時間內(nèi)，污染物去除率為66.2%。
[0020]實施例2
一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下:(I)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.9wt% ；(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.2/m3 ；(4)待反應(yīng)30分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，礦化垃圾和廢水的固液比為1:700，所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.15mL，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，所述的電解槽電流為20mA，每接通17min后，斷開35min，循環(huán)操作經(jīng)過總時間3h。整個過程中持續(xù)攪拌，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min ;(5)待3個小時后，反應(yīng)完成后進行沉淀,使固液分離，即可完成廢水處理，最終得污染物總?cè)コ蕿?5.5%，鐵離子濃度為1.8g/L。
[0021]對于同樣的廢水，在同樣條件下，未加入活性炭粉，未施加超聲波作用，在相同的時間內(nèi)，污染物去除率為71.2%。
[0022]實施例3
一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下:(I)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的1.lwt°/o ；(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.3/m3 ；(4)待反應(yīng)40分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，礦化垃圾和廢水的固液比為1:900，所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.2mL，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，所述的電解槽電流為40mA，每接通20min后，斷開40min，循環(huán)操作經(jīng)過總時間4h。整個過程中持續(xù)攪拌，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min ;(45)待4個小時后,反應(yīng)完成后進行沉淀,使固液分離，即可完成廢水處理，最終得污染物總?cè)コ蕿?9.5%，鐵離子濃度為4.3g/L。
[0023]對于同樣的廢水，在同樣條件下，未加入活性炭粉，未施加超聲波作用，在相同的時間內(nèi)，污染物去除率為75.2%。
[0024]實施例4
一種電芬頓處理有機廢水的方法，具體步驟如下:(I)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt% ；(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.2/m3 ；
(4)待反應(yīng)30分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，礦化垃圾和廢水的固液比為1:900，所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.15mL，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，所述的電解槽電流為30mA，每接通15min后，斷開30min，循環(huán)操作經(jīng)過總時間3h。整個過程中持續(xù)攪拌，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min ； (5)待3個小時后，反應(yīng)完成后進行沉淀,使固液分離，即可完成廢水處理，最終得污染物總?cè)コ蕿?5.5%，鐵離子濃度為4.3g/L。。
[0025]對于同樣的廢水，在同樣條件下，未加入活性炭粉，未施加超聲波作用，在相同的時間內(nèi)，污染物去除率為80.2%。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的保護范圍以所附的權(quán)利要求書為準。
【權(quán)利要求】
1.一種電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:具體步驟如下:(1)廢水中加入足量的活性炭粉，所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%?1.lwt% ； (2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進行過濾再注入到超聲波反應(yīng)器中；(3)聲波破碎反應(yīng)，所述超聲波的聲能密度為0.1?0.3w/m3 ; (4)待反應(yīng)20?40分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液，所述電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，整個過程中持續(xù)攪拌；(5)待2?4個小時后，反應(yīng)完成后進行沉淀，使固液分離，即可完成廢水處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:超聲波破碎反應(yīng)進行30分鐘后，所述廢水流入電解槽中，向電解槽中加入礦化垃圾、H2O2溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:所述的礦化垃圾和廢水的固液比為1:900。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.15mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:進一步所述的電解槽電流為30mA,每接通15min后，斷開30min,循環(huán)操作經(jīng)過總時間3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機廢水的方法，其特征在于:所述超聲破碎的聲能密度為0.2w/ m3。
【文檔編號】C02F9/08GK104326611SQ201410573416
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】吳彥 申請人:蘇州富奇諾水治理設(shè)備有限公司