申請(qǐng)日2014.10.24

　　公開(公告)日2015.02.04

　　IPC分類號(hào)C02F9/08

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種電芬頓處理有機(jī)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(jìn)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(gè)過程中持續(xù)攪拌;(5)待2～4個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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(diǎn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種電芬頓處理有機(jī)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%～1.1wt%;(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進(jìn)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(gè)過程中持續(xù)攪拌;(5)待2～4個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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(jī)廢水的方法，其特征在于：超聲波破碎反應(yīng)進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)廢水的方法，其特征在于：進(jìn)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(shí)間3h。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芬頓處理有機(jī)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(jī)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。

　　說明書

　　一種電芬頓處理有機(jī)廢水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種礦化垃圾參與的芬頓處理有機(jī)廢水的方法，特別是涉及一種電芬頓處理有機(jī)廢水的方法。

　　背景技術(shù)

　　在水資源環(huán)境治理中可通過超聲波的方式對(duì)廢水進(jìn)行處理，超聲波的空化效應(yīng)為降解水中有害有機(jī)物提供可能，從而使超聲波污水處理目的的實(shí)現(xiàn)。在污水處理過程中，超聲波的空化作用對(duì)有機(jī)物有很強(qiáng)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(OH-)和氫基(H+)，同有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，能將水體中有害有機(jī)物轉(zhuǎn)變成CO2、H2O、無機(jī)離子或比原有機(jī)物毒性小易降解的有機(jī)物。所以在傳統(tǒng)污水處理中生物降解難以處理的有機(jī)污染物，可以通過超聲波的空化作用實(shí)現(xiàn)降解。

　　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(jī)分析化學(xué)和有機(jī)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(yùn)用，并在苯酚及烷基苯廢水處理實(shí)驗(yàn)中獲得成功。傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)會(huì)造成鐵離子流失，為解決這個(gè)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(qiáng)的鐵離子負(fù)載到不同的載體上，在保持其催化活性同時(shí)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(shì)，是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透呒?jí)氧化工藝。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(shí)間長且成本較高，如何縮短反應(yīng)時(shí)間，減少過氧化氫使用量，進(jìn)一步降低 Fenton 氧化成本是研究的方向。

　　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+ +OH-+HO·

　　Fe3+ +H2O2+OH-==Fe2+ +H2O+HO·

　　Fe3+ +H2O2==Fe2+ +H+ +HO2

　　HO2+H2O2==HO2+O2↑+HO·

　　芬頓試劑通過以上反應(yīng)，不斷產(chǎn)生HO·(羥基自由基，電極電勢(shì)2.80EV，僅次于F2)，使得整個(gè)體系具有強(qiáng)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(shì)只有2.23EV)氧化的物質(zhì)。

　　以氯苯為例，C6H5Cl---------------(Fe2+ H2O2)→CO2+H2O+HCl

　　芬頓試劑的影響因素

　　根據(jù)上述Fenton試劑反應(yīng)的機(jī)理可知，OH ·是氧化有機(jī)物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]決定了OH·的產(chǎn)量，因而決定了與有機(jī)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。

　　根據(jù)上訴材料中超聲波凈化廢水時(shí)，空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基(OH-)和氫基(H+)，以及結(jié)合芬頓試劑中進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)需要的氫氧基(OH-)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(yùn)用可能。

　　已知的現(xiàn)有的技術(shù)例如：申請(qǐng)?zhí)枺?01310678092.4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(shí)進(jìn)行的，所述201210286680.9中提出的方法是先加入FeCl2和H2O2進(jìn)行芬頓氧化，然后進(jìn)行超聲波破碎反應(yīng)，但是上述兩個(gè)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(shí)間后，其中產(chǎn)生的大量的氫氧基(OH-)和氫基(H+)可能對(duì)芬頓氧化技術(shù)的具有的促進(jìn)作用。

　　與一般土壤相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機(jī)質(zhì)含量高、陽離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強(qiáng)的特點(diǎn)。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(dá)0.068mol/100g以上，比普通的砂土高出數(shù)十倍(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，第 34 卷第10 期，1360 頁 )。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)上述文獻(xiàn)，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(jī)廢水的方法。

　　一種電芬頓處理有機(jī)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(jìn)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(gè)過程中持續(xù)攪拌;(5)待2～4個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)行沉淀，使固液分離，即可完成廢水處理。

　　進(jìn)一步所述超聲波破碎反應(yīng)進(jìn)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。

　　進(jìn)一步所述的礦化垃圾和廢水的固液比為1：900。

　　進(jìn)一步所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為0.15mL。

　　進(jìn)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(shí)間3h。

　　進(jìn)一步所述活性炭粉添加量為廢水重量的0.7wt%。

　　更進(jìn)一步所述超聲破碎的聲能密度為0.2w/m3。

　　有益效果

　　與原有技術(shù)相比較本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1、本發(fā)明預(yù)先實(shí)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(shí)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(shí)間由原來的3～6小時(shí)，縮短為2～4小時(shí);

　　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(jìn)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(shí)施方式

　　實(shí)施例1

　　一種電芬頓處理有機(jī)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%;(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進(jìn)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/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0.1mL，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(shí)間2h。整個(gè)過程中持續(xù)攪拌,所述的攪拌轉(zhuǎn)速為50r/min;(5)待2個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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�率�?0.5%，鐵離子濃度為 2.8g/L。

　　對(duì)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(shí)間內(nèi)，污染物去除率為66.2%。

　　實(shí)施例2

　　一種電芬頓處理有機(jī)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0.9wt%;(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進(jìn)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(shí)間3h。整個(gè)過程中持續(xù)攪拌,所述的攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min;(5)待3個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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�率�?5.5%，鐵離子濃度為1.8g/L。

　　對(duì)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(shí)間內(nèi)，污染物去除率為71.2%。

　　實(shí)施例3

　　一種電芬頓處理有機(jī)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1.1wt%;(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進(jìn)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(shí)間4h。整個(gè)過程中持續(xù)攪拌,所述的攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min;(45)待4個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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�率�?89.5%，鐵離子濃度為4.3g/L。

　　對(duì)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(shí)間內(nèi)，污染物去除率為75.2%。

　　實(shí)施例4

　　一種電芬頓處理有機(jī)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%;(2)待活性炭粉吸附大量水中雜質(zhì)后，把廢水進(jìn)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(shí)間3h。整個(gè)過程中持續(xù)攪拌,所述的攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min;(5)待3個(gè)小時(shí)后，反應(yīng)完成后進(jìn)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�率�?5.5%，鐵離子濃度為4.3g/L。。

　　對(duì)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(shí)間內(nèi)，污染物去除率為80.2%。