申請(qǐng)日2013.10.14
公開(公告)日2014.01.01
IPC分類號(hào)C02F1/72
摘要
本發(fā)明提供了生物可降解螯合劑EDDS在處理難降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用，具體為：包括以下步驟：在難降解有機(jī)廢水中加入生物可降解螯合劑EDDS和亞鐵鹽，調(diào)pH至7以下，再加入雙氧水，反應(yīng)，即可。本發(fā)明利用生物可降解螯合劑EDDS改進(jìn)芬頓/類芬頓氧化法處理難降解有機(jī)廢水，利用生物可降解螯合劑EDDS可控制雙氧水降解率和同時(shí)絡(luò)合Fe2+、Fe3+，不僅大大提高了雙氧水的利用率，降低了亞鐵鹽的用量，拓寬了芬頓/類芬頓氧化法在水處理中的應(yīng)用，而且大大增強(qiáng)了芬頓/類芬頓氧化法處理污水的效果。
權(quán)利要求書
1.生物可降解螯合劑EDDS在處理難降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：包括以下步驟：在難降解有機(jī)廢水中加入 生物可降解螯合劑EDDS和亞鐵鹽，調(diào)pH至7以下，再加入雙氧水，反應(yīng)，即可。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：生物可降解螯合劑EDDS的添加量為每升 廢水0.1～10mmol。
4.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：亞鐵鹽的添加量為每升廢水0.02-2.00mmol。
5.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：雙氧水與亞鐵鹽的摩爾比為(2～6):1。
6.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為4h-7d。
說明書
生物可降解螯合劑EDDS在處理難降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，特別涉及生物可降解螯合劑EDDS在處理難降解有機(jī)廢 水中的應(yīng)用，更具體的涉及生物可降解螯合劑EDDS在改進(jìn)芬頓/類芬頓氧化法處理難 降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
Fenton(芬頓)是為數(shù)不多的以人名命名的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。1893年，化學(xué)家 Fenton HJ發(fā)現(xiàn)，過氧化氫與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時(shí)很多已 知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。但此后半個(gè)多世 紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因?yàn)檠趸詷O強(qiáng)沒有被太多重視。但進(jìn)入20世紀(jì)70年代， 芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試 劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水 處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。
經(jīng)過人們不斷的研究，發(fā)現(xiàn)芬頓反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Fe2+與H2O2的鏈反應(yīng)催化生成氧化 性很強(qiáng)的OH·。在廢水處理中主要是利用生成的OH·的強(qiáng)氧化性，從而把難生物降解的 污染物降解為分子量小的有機(jī)酸或進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水等無毒物質(zhì)。
芬頓體系總體上被分為兩種反應(yīng)，其一是芬頓反應(yīng)，即二價(jià)鐵與過氧化氫產(chǎn)生羥 基自由基進(jìn)而氧化降解有機(jī)物，反應(yīng)如下：
Fe2++H2O2→Fe3++HO-+HO· (1)
HO·+RH→R·+H2O (2)
R·+Fe3+→R++Fe2+ (3)
HO·+Fe2+→HO-+Fe3+ (4)
在反應(yīng)過程中，生成的三價(jià)鐵可以重新再生成二價(jià)鐵。
其二是類芬頓反應(yīng)，即三價(jià)鐵與過氧化氫引發(fā)的一系列反應(yīng)，反應(yīng)如下：
Fe3++H2O2→Fe···OOH2++H+ (5)
Fe···OOH2+→Fe2++HO2· (6)
Fe2++H2O2→Fe3++HO-+HO· (1)
HO·+RH→R·+H2O (2)
芬頓氧化法具有反應(yīng)速度快，室溫下即可快速降解污染物以及可以自動(dòng)絮凝等優(yōu)勢(shì)， 但同時(shí)也有著一些局限性：
其一，在芬頓體系中，整個(gè)反應(yīng)的關(guān)鍵是Fe3+和Fe2+循環(huán)的這一過程，由于該反應(yīng) 的速率常數(shù)很低，使反應(yīng)過程中鐵離子的循環(huán)受阻，體系中鐵離子將以Fe3+的形式積累， 在中性條件下易產(chǎn)生沉淀，因此反應(yīng)一般需要在酸性條件，一般pH控制在3.0左右;
其二，反應(yīng)后溶液中殘留Fe2+，會(huì)造成二次污染;
其三，H2O2和Fe2+的添加量要有一定的比例;
其四，反應(yīng)生成的OH·可氧化多余H2O2的，從而導(dǎo)致OH·數(shù)量大大減小，導(dǎo)致對(duì)有 機(jī)物氧化不徹底。
以上缺陷限制了芬頓氧化法的pH范圍、Fe2+的利用率和對(duì)有機(jī)物的去除能力。
EDDS與過渡金屬有很強(qiáng)的螯合作用，它最初是從一種放線菌中分離得到，作為一 種天然物質(zhì)，其生物毒性包括對(duì)植物和土壤微生物的毒性都很低，又具有生物可降解性。 目前國內(nèi)對(duì)EDDS的研究主要集中在重金屬污染土壤修復(fù)和植物修復(fù)等領(lǐng)域，而研究 EDDS改進(jìn)芬頓/類芬頓法處理廢水的研究未見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了生物可降解螯合劑EDDS在處理難降解有機(jī) 廢水中的應(yīng)用。
所述應(yīng)用，具體為：包括以下步驟：在難降解有機(jī)廢水中加入生物可降解螯合劑EDDS 和亞鐵鹽，調(diào)pH至7以下，再加入雙氧水，反應(yīng)，即可。
作為優(yōu)選，生物可降解螯合劑EDDS的添加量為每升廢水0.1～10mmol。
作為另一種優(yōu)選，亞鐵鹽的添加量為每升廢水0.02-2.00mmol。
作為另一種優(yōu)選，雙氧水與亞鐵鹽的摩爾比為(2～6):1。
作為另一種優(yōu)選，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為4h-7d。
有益效果：本發(fā)明利用生物可降解螯合劑EDDS改進(jìn)芬頓/類芬頓氧化法處理難降解 有機(jī)廢水，利用生物可降解螯合劑EDDS可控制雙氧水降解率和同時(shí)絡(luò)合Fe2+、Fe3+， 不僅大大提高了雙氧水的利用率，降低了亞鐵鹽的用量，拓寬了芬頓/類芬頓氧化法在水 處理中的應(yīng)用，而且大大增強(qiáng)了芬頓/類芬頓氧化法處理污水的效果。
在中性或酸性條件下，生物可降解螯合劑EDDS在反應(yīng)體系中可和Fe2+發(fā)生絡(luò)合 反應(yīng)，然后絡(luò)合了生物可降解螯合劑EDDS的Fe2+與H2O2之間發(fā)生芬頓反應(yīng)，從而一 方面強(qiáng)化了對(duì)有機(jī)物的去除能力，另一方面有效解決了反應(yīng)后溶液中殘留Fe2+會(huì)造成二 次污染的弊端。
在中性或酸性條件下，生物可降解螯合劑EDDS在反應(yīng)體系中可有效絡(luò)合反應(yīng)產(chǎn) 生的Fe3+，形成溶解性絡(luò)合物，增加Fe3+離子在水中的溶解度，減少鐵泥的產(chǎn)生，有效 改善了Fe3+和Fe2+的循環(huán)，提高了Fe2+利用率，從而有利于有機(jī)物的降解，避免了鐵沉 積。
具體實(shí)施方式
根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí) 施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì) 限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
實(shí)施例1：芬頓法處理4-氯酚
向500mL pH調(diào)至7、初始濃度為50mg/L的4-氯酚溶液中加入4mmol H2O2和 1mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)4-氯酚的去除率為15.3%，24小時(shí)去除率為20.2%，3天去 除率為21.1%，7天去除率為24.2%;4小時(shí)H2O2剩余量為89.3%，24小時(shí)剩余量為 87.3%，3天剩余量為77.3%，7天剩余量為69.7%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩余量為 9.4%，24小時(shí)剩余量為3.7%，3天剩余量為1.2%，7天剩余量為1.0%。
實(shí)施例2：EDDS改善芬頓法處理4-氯酚
向500mL pH調(diào)至7、初始濃度為50mg/L的4-氯酚溶液中加入4mmol H2O2、1mmol EDDS和1mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)4-氯酚的去除率為92.7%，24小時(shí)去除率為99.2%， 3天去除率為99.6%，7天去除率為100%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為32.2%，24小時(shí) 剩余量為10.9%，3天剩余量為6.9%，7天剩余量為3.6%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩 余量為99.1%，24小時(shí)剩余量為99.2%，3天剩余量為100%，7天剩余量為94.9%。
實(shí)施例3：芬頓法處理甲基橙溶液
向500mL pH調(diào)至7、初始濃度為50mg/L的甲基橙溶液中加入4mmol H2O2和 1mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)甲基橙的去除率為23.6%，24小時(shí)去除率為37.0%，3天去 除率為41.3%，7天去除率為46.2%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為87.5%，24小時(shí)剩余量 為86.5%，3天剩余量為72.3%，7天剩余量為64.7%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩余量 為13.4%，24小時(shí)剩余量為11.7%，3天剩余量為10.2%，7天剩余量為7.0%。
實(shí)施例4：EDDS改善芬頓法處理甲基橙溶液
向500mL pH調(diào)至7、初始濃度為50mg/L的甲基橙溶液中加入4mmol H2O2、1mmol EDDS和1mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)甲基橙的去除率為90.6%，24小時(shí)去除率為98.4%， 3天去除率為99.0%，7天去除率為99.4%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為36.4%，24小時(shí) 剩余量為12.3%，3天剩余量為7.5%，7天剩余量為4.7%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩 余量為98.3%，24小時(shí)剩余量為96.7%，3天剩余量為93.7%，7天剩余量為97.0%。
實(shí)施例5：芬頓法處理垃圾滲濾液
取垃圾滲濾液500mL、調(diào)節(jié)pH至7，COD濃度為1763mg/L，加入0.1mmol H2O2和0.05mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)COD的去除率為32.1%，24小時(shí)去除率為37.5%，3 天去除率為40.3%，7天去除率為48.3%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為73.5%，24小時(shí)剩 余量為74.5%，3天剩余量為71.2%，7天剩余量為62.7%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩 余量為18.4%，24小時(shí)剩余量為14.7%，3天剩余量為12.2%，7天剩余量為9.0%。
實(shí)施例6：EDDS改善芬頓法處理垃圾滲濾液
取垃圾滲濾液500mL、調(diào)節(jié)pH至7，COD濃度為1859mg/L，加入0.1mmol H2O2、 5mmol EDDS和0.05mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)COD的去除率為60.3%，24小時(shí)去除率 為68.7%，3天去除率為73.2%，7天去除率為78.3%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為27.5%， 24小時(shí)剩余量為13.5%，3天剩余量為9.3%，7天剩余量為4.3%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵 離子剩余量為98.4%，24小時(shí)剩余量為98.7%，3天剩余量為98.2%，7天剩余量為99.0%。 實(shí)施例7：芬頓法處理印染廢水
取印染廢水500mL、調(diào)節(jié)pH至7，COD濃度為734mg/L，加入0.05mmol H2O2和0.01mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)COD的去除率為45.1%，24小時(shí)去除率為48.5%，3 天去除率為53.3%，7天去除率為55.3%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為82.5%，24小時(shí)剩 余量為77.3%，3天剩余量為69.3%，7天剩余量為63.3%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性鐵離子剩 余量為23.4%，24小時(shí)剩余量為17.7%，3天剩余量為12.2%，7天剩余量為9.0%。
實(shí)施例8：EDDS改善芬頓法處理印染廢水
取印染廢水500mL、調(diào)節(jié)pH至7，COD濃度為768mg/L，加入0.06mmol H2O2、 0.05mmol EDDS和0.01mmol FeSO4，經(jīng)過4小時(shí)COD的去除率為63.3%，24小時(shí)去除 率為68.7%，3天去除率為74.2%，7天去除率為76.3%;經(jīng)過4小時(shí)H2O2剩余量為37.5%， 24小時(shí)剩余量為30.2%，3天剩余量為20.3%，7天剩余量為12.6%;經(jīng)過4小時(shí)可溶性 鐵離子剩余量為98.3%，24小時(shí)剩余量為98.7%，3天剩余量為99.2%，7天剩余量為 98.6%。
