申請日2015.09.17

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號C02F1/32; C02F1/72

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，包括如下步驟：將磁性鐵氧體納米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工業(yè)有機(jī)廢水中，其中磁性鐵氧體納米材料的尺寸為10-20nm;一次或分批次加入H2O2，其中H2O2的加入量為所述工業(yè)有機(jī)廢水體積量的1-10%;紫外光照射下反應(yīng)2-24h;磁分離回收磁性鐵氧體納米材料。本發(fā)明的廢水處理方法特別適用于高COD的廢水(COD含量大于100000mg/L)處理，配合采用納米四氧化三鐵作為催化劑，分批次加入H2O2等步驟，降解率可以超過75%。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，包括如 下步驟：

　　將磁性鐵氧體納米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工業(yè)有機(jī)廢水中，其中 磁性鐵氧體納米材料的尺寸為10-20nm;

　　一次或分批次加入體積濃度為30%的H2O2，其中體積濃度為30%的H2O2的加入量為所述工業(yè)有機(jī)廢水體積量的1-10%;

　　紫外光照射下反應(yīng)2-24h;

　　磁分離回收磁性鐵氧體納米材料。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，其 特征在于，所述磁性鐵氧體納米材料選自四氧化三鐵、鐵酸鎳、鐵酸鈷、鐵酸 錳、礬酸鐵和鈦酸鐵中的至少一種。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，其 特征在于，所述磁性鐵氧體納米材料為四氧化三鐵。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，其 特征在于，所述體積濃度為30%的H2O2為分3批加入。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理 方法，其特征在于，紫外光照射下反應(yīng)8-12h，紫外光的強(qiáng)度為0.2-0.6w/cm3。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理 方法，其特征在于，體積濃度為30%的H2O2的加入量為所述工業(yè)有機(jī)廢水體積 量的2-8%。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理 方法，其特征在于，所述工業(yè)有機(jī)廢水的COD值大于100000mg/L。

　　說明書

　　基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè) 有機(jī)廢水處理方法。

　　背景技術(shù)

　　水是人類賴以生存的基本條件。中國是一個水資源短缺、水災(zāi)害頻繁的國 家，人均占有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，已被聯(lián)合國列為 13個貧水國家之一。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中國水資源質(zhì)量不斷 下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，造成了不良 的社會影響和很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地威脅了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，甚至人 類的生存。因此，水污染的治理問題已成為目前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中亟待解決的一 個重要問題。

　　水污染是指排入水體的污染物質(zhì)在水體中的含量超過了水體的自凈能力， 從而破壞了水體原有用途的現(xiàn)象。水污染主要分為工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染和生活 污染，而工業(yè)廢水是目前水域的重要污染源，具有量大、面積廣、成分復(fù)雜、 毒性大、不易凈化、難處理等特點(diǎn)。因此，有效處理工業(yè)廢水是目前解決水污 染問題的重中之重。

　　芬頓氧化作為一種高級氧化技術(shù)，以其極強(qiáng)的氧化性在水處理尤其是難降 解廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用。芬頓反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于H2O2的分解速度快、氧化 速率高;技術(shù)缺點(diǎn)：Fe2+投加量過大，H2O2利用率不高，從而導(dǎo)致H2O2投加量 增大，不適合于大規(guī)模使用。同時由于大量Fe2+的存在，反應(yīng)必須在酸性條件 下進(jìn)行，否則因析出Fe(OH)3沉淀而使加入的Fe2+或Fe3+失效，同時后續(xù)處理中 溶液的中和還需消耗大量的酸堿，處理成本高。

　　為此，人們在芬頓試劑的基礎(chǔ)上提出了類芬頓系統(tǒng)的概念，也即在常規(guī)芬 頓體系中引入紫外光、氧氣或電等，以顯著提高芬頓試劑的氧化能力，進(jìn)一步 提高氧化效率，并節(jié)省H2O2的量。其中紫外光輔助的芬頓體系(UV/H2O2/Fe2+) 以其較高的H2O2利用率和對有機(jī)物的深度礦化受到人們的廣泛關(guān)注。該系統(tǒng)具 有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即紫外光和Fe2+對H2O2催化分解存在協(xié)同效應(yīng)，此系統(tǒng)可使有 機(jī)物礦化程度更充分。盡管人們已經(jīng)投入大量的研究來提高H2O2的利用率及礦 化率，但是仍然存在一個不可忽視的問題，也即金屬離子最終會進(jìn)入水體，不 僅催化劑難以回收，而且會造成二次污染。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　基于此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止金屬離子進(jìn)入水體的基于芬頓 反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法。

　　具體的技術(shù)方案如下：

　　一種基于芬頓反應(yīng)改進(jìn)的工業(yè)有機(jī)廢水處理方法，包括如下步驟：

　　將磁性鐵氧體納米材料按0.02-0.5g/L的比例加入到工業(yè)有機(jī)廢水中，其中 磁性鐵氧體納米材料的尺寸(平均粒徑)為10-20nm;

　　一次或分批次加入體積濃度為30%的H2O2，其中體積濃度為30%的H2O2的加入量為所述工業(yè)有機(jī)廢水體積量的1-10%;

　　紫外光照射下反應(yīng)2-24h;

　　磁分離回收磁性鐵氧體納米材料。

　　在其中一個實(shí)施例中，所述磁性鐵氧體納米材料選自四氧化三鐵、鐵酸鎳、 鐵酸鈷、鐵酸錳、礬酸鐵和鈦酸鐵中的至少一種。

　　在其中一個實(shí)施例中，所述磁性鐵氧體納米材料為四氧化三鐵。

　　在其中一個實(shí)施例中，所述體積濃度為30%的H2O2為分3批加入。

　　在其中一個實(shí)施例中，紫外光照射下反應(yīng)8-12h，紫外光的強(qiáng)度為 0.2-0.6w/cm3。

　　在其中一個實(shí)施例中，體積濃度為30%的H2O2的加入量為所述工業(yè)有機(jī)廢 水體積量的2-8%。

　　在其中一個實(shí)施例中，所述工業(yè)有機(jī)廢水的COD值大于100000mg/L。

　　本發(fā)明的原理及有益效果如下：

　　在芬頓光催化基礎(chǔ)上，本發(fā)明以磁性鐵氧體納米材料為光芬頓催化劑，來 實(shí)現(xiàn)污水的深度降解處理。該發(fā)明的特點(diǎn)在于，一方面以磁性鐵氧體納米材料 為催化劑，利用納米材料具有大的比表面積的優(yōu)勢可以提供更多的催化活性位 點(diǎn)，提高催化降解效率，另一方面利用鐵氧體納米材料的磁性，可以通過磁分 離技術(shù)從水體中分離回收催化劑，有利于達(dá)標(biāo)水的直接排放，減少催化劑對環(huán) 境的二次污染，更重要的是催化劑可以重復(fù)使用，節(jié)省成本。

　　其中磁性鐵氧體納米材料以四氧化三鐵的效果最好，納米材料的尺寸必須 控制在10-20納米之間。只有在此尺寸范圍內(nèi)的磁性鐵氧體納米材料才能保持超 順磁性，在磁分離步驟中，通過外加磁場分離催化劑，外磁場撤走后，磁性鐵 氧體納米材料又會回復(fù)分散的狀態(tài);若超出該尺寸范圍，磁性鐵氧體納米材料 就會具有鐵磁性，通過外加磁場分離催化劑，外磁場撤走后，磁性鐵氧體納米 材料仍保持團(tuán)聚狀態(tài)無法分散，導(dǎo)致催化劑無法重復(fù)使用。

　　進(jìn)一步地，本發(fā)明的廢水處理方法特別適用于高COD的廢水(COD含量 大于100000mg/L)處理，配合采用納米四氧化三鐵作為催化劑，分批次加入H2O2等步驟，降解率可以超過75%。