申請日2013.10.27
公開(公告)日2014.02.19
IPC分類號C02F1/32; C02F1/36; C02F1/72
摘要
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為20~60℃，pH為2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外燈為光源，在1000~1500r·min-1的攪拌條件下處理150~210min，同時含鈦高爐渣破碎后還可以進行高壓蒸汽滅菌處理，還可以摻雜Fe(NO3)3、ZrO2或Y2O3，還可以向糠醛廢水中加入過氧化氫水溶液，還可以向糠醛廢水加以20kHz的超聲波外場。本發(fā)明的技術(shù)方案將含鈦高爐渣變廢為寶，解決了其占地和污染環(huán)境的問題，去除糠醛廢水中COD達30~70%。
權(quán)利要求書
1.一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，其特征在于按照以下步驟進行：
(1)將含鈦高爐渣于550~650℃高溫處理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為20~60℃，pH為2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外燈為光源，在1000~1500 r·min-1的攪拌條件下處理150~210min，最終出水的COD去除率達30~70%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，其特征在于所述的含鈦高爐渣破碎后還可以采用高壓蒸汽滅菌鍋在1.4兆帕條件下處理10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，其特征在于所述的含鈦高爐渣破碎后還可以摻雜Fe(NO3)3 、ZrO2或Y2O3，摻雜量為含鈦高爐渣重量的0.3~5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，其特征在于步驟(2)中還可以向糠醛廢水中加入糠醛廢水體積1.8~2.2%，質(zhì)量濃度為2~3%的過氧化氫水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、或4所述的一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，其特征在于所述的步驟(2)中還可以向糠醛廢水加以20kHz的超聲波外場。
說明書
一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法。
背景技術(shù)
含鈦高爐渣是釩鈦磁鐵礦冶煉后的廢渣，一般由MgO、CaO、SiO2和TiO2組成，以攀鋼為例，每年排放200~300萬噸含鈦高爐渣，至今累計排放已超6000萬噸，大量的爐渣堆積如山，既造成了資源浪費，又造成了環(huán)境污染。
糠醛行業(yè)屬于重度污染行業(yè)，其排放的廢水屬于高難度處理的有機廢水，可生化性不強，含有醋酸、糠醛以及醇類、醛類、酮類、酯類、有機酸類等多種有機物，根據(jù)色譜、質(zhì)譜分析，有機物達40余種，其中以醋酸、糠醛為主。廢水來自于蒸餾塔下液，溫度高，并且伴隨著蒸汽，屬于氣水混和物，冷卻后的水樣顯透明狀，顯淡黃色度，PH值大約為2。COD10000~20000 mg/l，BOD大約為2500~3000 mg/L，B/C 0.2~0.25。目前常見的處理方法是采用酸堿中和并結(jié)合厭氧及好氧細菌，生化和物化相結(jié)合，但是這樣的處理工藝流程復(fù)雜，同時由于細菌對于廢水溫度和pH要求很高，處理起來難度大。
而目前美國環(huán)保局公布的114種有機物均被證實可通過光催化氧化降解礦化，包括表面活性劑、造紙廢水、農(nóng)藥廢水、染料廢水、氟里昂、氯代物、含油廢水等都可以被催化降解。
因此，尋求糠醛廢水處理新途徑，是目前研究人員的研究方向。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種采用含鈦高爐渣光催化降解糠醛廢水的方法，
通過將含鈦高爐渣收集于污水中，通過調(diào)整廢水的溫度、pH值、紫外光強度等指標，使糠醛廢水處理率達到較高水平。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進行：
(1)將含鈦高爐渣于550~650℃高溫處理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為20~60℃，pH為2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外燈為光源，在1000~1500 r·min-1的攪拌條件下處理150~210min，得到最終出水的COD去除率達30~70%。
其中，所述的含鈦高爐渣破碎后還可以采用高壓蒸汽滅菌鍋在1.4兆帕條件下處理10min。
所述的含鈦高爐渣還可以摻雜Fe(NO3)3 、ZrO2或Y2O3，摻雜量為含鈦高爐渣重量的0.3~5%。
所述的步驟(2)中還可以向糠醛廢水中加入糠醛廢水體積1.8~2.2%，質(zhì)量濃度為2~3%的過氧化氫水溶液。
所述的步驟(2)中還可以向糠醛廢水加以20kHz的超聲波外場。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是：
本發(fā)明的技術(shù)方案將含鈦高爐渣變廢為寶，解決了其占地和污染環(huán)境的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案簡化了糠醛廢水的處理工藝和處理參數(shù)，溫度對于含鈦高爐渣的吸附能力和光催化能力也隨著增強影響很大，由于糠醛廢水本身呈酸性，而在酸性條件下，含鈦高爐渣的光催化效果明顯好于中性以及堿性，因此不需要去調(diào)節(jié)pH。采用過氧化氫和超聲波外場來協(xié)同含鈦高爐渣進行光催化，都可以有效地提高高爐渣的處理能力。同時由于高壓蒸汽處理的含鈦高爐渣能夠增加其表面羥基，進一步提高光催化能力。摻雜Fe(NO3)3、ZrO2和Y2O3也能夠提高含鈦高爐渣的處理能力，最終廢水中COD去除率在50%以上。
具體實施方式
本發(fā)明實施例中對出水的CODcr和BOD5的測定采用的是722N型分光光度計。
本發(fā)明實施例中處理的糠醛廢水各指標參數(shù)如表1所示。
糠醛廢水各指標參數(shù)
水質(zhì)特質(zhì) 平均值 范圍 pH 2.6 2-3 水溫(℃) 85 80-90 BOD5(mg/L) 8290 6960-10124 CODcr (mg/L) 10700 8000-12000 有機酸(按乙酸計) 2.3% 2%-2.5% 甲基糠醛和貼烯類 —— 0.2%-0.3% 糠醛 0.05% 0.01%-0.10%
實施例1
(1)將含鈦高爐渣于550℃高溫處理80min，破碎成粒度≤4μm的粉末，采用高壓蒸汽滅菌鍋在1.4兆帕條件下處理10min;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為20，pH為4.41，采用254nm紫外燈為光源，在1000 r·min-1的攪拌條件下處理150min，最終出水的COD去除率達31%，有機物得到有效去除。
實施例2
(1)將含鈦高爐渣于650℃高溫處理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為6g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為30℃，pH為3.5，采用365nm紫外燈為光源，在1200 r·min-1的攪拌條件下處理180min，最終出水的COD去除率達50%，有機物得到有效去除。
實施例3
(1)將含鈦高爐渣于600℃高溫處理60min，破碎成粒度≤4μm的粉末，摻雜含鈦高爐渣重量0.3%的Fe(NO3)3;
(2)將摻雜Fe(NO3)3的含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為7g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為40℃，pH為3.0，采用254nm紫外燈為光源，在1300 r·min-1的攪拌條件下處理200min，最終出水的COD去除率達40%，有機物得到有效去除。
實施例4
(1)將含鈦高爐渣于600℃高溫處理60min，破碎成粒度≤4μm的粉末，摻雜含鈦高爐渣重量2%的ZrO2;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為8g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為50℃，pH為2.41，采用254nm或365nm紫外燈為光源，在1400 r·min-1的攪拌條件下處理210min，最終出水的COD去除率達32%，有機物得到有效去除。
實施例5
(1)將含鈦高爐渣于550℃高溫處理80min，破碎成粒度≤4μm的粉末，摻雜含鈦高爐渣重量5%的Y2O3;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為60℃，pH為2.33，采用365nm紫外燈為光源，在1500 r·min-1的攪拌條件下處理210min，最終出水的COD去除率達58%，有機物得到有效去除。
實施例6
(1)將含鈦高爐渣于590℃高溫處理70min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為8g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為50℃，pH為3.3，加入糠醛廢水體積1.8%，質(zhì)量濃度為2%的過氧化氫水溶液，采用254nm紫外燈為光源，在1500 r·min-1的攪拌條件下處理160min，最終出水的COD去除率達60%，有機物得到有效去除。
實施例7
(1)將含鈦高爐渣于650℃高溫處理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為60℃，pH為2.33，入糠醛廢水體積2.2%，質(zhì)量濃度為3%的過氧化氫水溶液，采用365nm紫外燈為光源，在1000 r·min-1的攪拌條件下處理210min，最終出水的COD去除率59%，有機物得到有效去除。
實施例8
(1)將含鈦高爐渣于550~650℃高溫處理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)將含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為20~60℃，pH為2.33~4.41，入糠醛廢水體積2%，質(zhì)量濃度為2.5%的過氧化氫水溶液，采用254nm紫外燈為光源，在1500 r·min-1的攪拌條件下處理180min，最終出水的COD去除率達58%，有機物得到有效去除。
實施例9
(1)將含鈦高爐渣于650℃高溫處理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末，采用高壓蒸汽滅菌鍋在1.4兆帕條件下處理10min，向滅菌處理后的含鈦高爐渣摻雜含鈦高爐渣重量0.3%的Fe(NO3)3;
(2)將摻雜有Fe(NO3)3的含鈦高爐渣投入糠醛廢水中，投入量為5~9g含鈦高爐渣/L糠醛廢水，控制廢水溫度為60℃，pH為2.33，入糠醛廢水體積2.2%，質(zhì)量濃度為3%的過氧化氫水溶液，采用365nm紫外燈為光源，在1000 r·min-1的攪拌條件下處理210min，同時加以頻率為20kHz的超聲波外場，最終出水的COD去除率達70%，有機物得到有效去除
