專利名稱：一種用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用雙金屬粉末來對(duì)氯代有機(jī)廢水進(jìn)行無害化處理的方法。
背景技術(shù)：
氯代有機(jī)物包括氯代脂肪烴、氯代芳香烴以及有機(jī)氯農(nóng)藥等。隨著這些氯代有機(jī)物在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，必然就有大量的含氯代有機(jī)物的氯代有機(jī)廢水被排放到環(huán)境中。由于氯代有機(jī)物是一類難降解、危害性極大的有機(jī)化合物，所以，必須對(duì)氯代有機(jī)廢水進(jìn)行無害化處理，為此，人們已經(jīng)作了大量的研究、并有了許多有效的方法，化學(xué)還原法是其中之一?；瘜W(xué)還原法包括零價(jià)鐵還原法和雙金屬粉末還原法等。只是，零價(jià)鐵還原法還原降解效率太低，而雙金屬粉末還原法雖能彌補(bǔ)零價(jià)鐵還原法的缺點(diǎn)，但一般雙金屬粉末催化劑制備過程較復(fù)雜，在載體上形成雙金屬粉末催化劑鍍層需要特殊工藝，且催化活性高的還原金屬(如鈀等)價(jià)格昂貴，降解氯代有機(jī)廢水時(shí)還需在較高溫度和壓力下進(jìn)行， 使得氯代有機(jī)廢水處理的總費(fèi)用較高。為克服上述雙金屬粉末還原法的不足，公開號(hào)為 CN101575150A、名稱為《用微波強(qiáng)化的雙金屬粉末降解氯代有機(jī)廢水的方法》的專利申請(qǐng)， 提出了直接使用雙金屬(Fe-Zn、Fe-Al、Fe-Mn)的粉末來降解氯代有機(jī)廢水的方法。該現(xiàn)有技術(shù)在待降解的氯代有機(jī)廢水中同時(shí)加入了表面活性劑(聚醚2020和正丁醇的混合物)，并加上微波強(qiáng)化的輔助條件。該方法省去了復(fù)雜的雙金屬粉末催化劑制備過程；在降解氯代有機(jī)廢水時(shí)，能夠在常壓和溫度相對(duì)較低(25 40°C)的狀態(tài)下進(jìn)行。也的確取得了廢水治理成本低、效率高、還原效果好、操作簡(jiǎn)單的效果。然而，由于該現(xiàn)有技術(shù)的雙金屬粉末用量太多，處理一升氯代有機(jī)廢水就需雙金屬粉末50g，而使得其廢水治理成本的降低仍然比較有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種降解效果不比現(xiàn)有技術(shù)差，但能將氯代有機(jī)廢水治理的成本降低得更多的用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法。為了實(shí)現(xiàn)所述目的之技術(shù)方案是這樣一種用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相同的方面是，該方法的步驟如下
(1)把收集來的氯代有機(jī)廢水進(jìn)行過濾，以除去固體雜質(zhì)；
(2)調(diào)節(jié)去除了固體雜質(zhì)的氯代有機(jī)廢水的pH值，至pH= 6 9 ；
(3)在常壓狀態(tài)下，將雙金屬粉末加入調(diào)節(jié)了pH值后的氯代有機(jī)廢水內(nèi)充分?jǐn)嚢?，以成混合液，然后在輔助條件下進(jìn)行還原降解；
(4)在步驟(3)之后，過濾出混合液中的雙金屬粉末，得到已經(jīng)還原降解的水溶液； 其改進(jìn)之處是步驟(3)所述雙金屬粉末為Fe-Al雙金屬粉末，其粒度均不大于0. 5mm,
兩者的摩爾量之比為Fe Al = 1 1 2 1 ；Fe-Al雙金屬粉末氯代有機(jī)廢水=3g/ L 6g/L ；
所述輔助條件是在混合液中插入電極并接入雙向脈沖電流；其中，正向脈沖電流密度為0. 75A/cm2 1. 25A/cm2，正向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為1ms，工作時(shí)間為60ms ；反相脈沖電流密度為0. 125A/cm2 0. 25 A/cm2，反向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為1ms，工作時(shí)間為 12ms ；
步驟(3)所述還原降解的溫度為常溫，時(shí)間在還原降解不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去之時(shí)結(jié)束。從方案中可以看出，本發(fā)明處理一升氯代有機(jī)廢水的Fe-Al雙金屬粉末用量，僅有3g 6g，與現(xiàn)有技術(shù)用量50g相比較，顯然節(jié)省了成本。另外，由于本發(fā)明還省掉了現(xiàn)有技術(shù)需同時(shí)加入氯代有機(jī)廢水中的表面活性劑，且僅僅只在常溫狀態(tài)下進(jìn)行降解，因此， 又更進(jìn)一步地節(jié)省了成本。在極大地節(jié)省成本情況下，但其降解效果卻不比現(xiàn)有技術(shù)差的原因是，脈沖電場(chǎng)是電流方向和通斷作間隙變化的直流電，這種變化的直流電在導(dǎo)通時(shí)的峰值電流相當(dāng)于普通直流電的幾倍甚至十幾倍，正是這個(gè)瞬時(shí)高電流密度能使氯代有機(jī)廢水中的各種離子在極高的過電位下發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，而且由于正反向工作時(shí)間不同而形成的不對(duì)稱脈沖電場(chǎng)，能夠產(chǎn)生不連續(xù)電流，當(dāng)電流導(dǎo)通時(shí)，電化學(xué)極化增大，陰極區(qū)附近金屬離子充分被沉積；當(dāng)電流關(guān)斷時(shí)，陰極區(qū)附近放電離子又恢復(fù)到初始濃度，消除了濃差極化。不對(duì)稱脈沖電場(chǎng)伴隨著周期換向能夠在陰極與氯代有機(jī)廢水形成的固_液界面處產(chǎn)生反擴(kuò)散層。這樣，一方面能夠加快了 Fe-Al雙金屬粉末作為催化劑的催化反應(yīng)速率，另外 Fe-Al雙金屬粉末還能在反擴(kuò)散層處對(duì)氯代有機(jī)物進(jìn)行充分的還原降解，從而使得僅用少量的Fe-Al雙金屬粉末來處理氯代有機(jī)廢水成為可能，并取得并不比現(xiàn)有技術(shù)差的良好效果(詳見驗(yàn)證例)。簡(jiǎn)言之，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明更適合于工業(yè)化應(yīng)用。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式—種用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法，該方法的步驟如下
(1)把收集來的氯代有機(jī)廢水進(jìn)行過濾，以除去固體雜質(zhì)；
(2)調(diào)節(jié)去除了固體雜質(zhì)的氯代有機(jī)廢水的pH值，至pH= 6 9 ；
(3)在常壓狀態(tài)下，將雙金屬粉末加入調(diào)節(jié)了pH值后的氯代有機(jī)廢水內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁猿苫旌弦?，然后在輔助條件下進(jìn)行還原降解；
(4)在步驟(3)之后，過濾出混合液中的雙金屬粉末，得到已經(jīng)還原降解的水溶液； 在本發(fā)明中，步驟(3)所述雙金屬粉末為Fe-Al雙金屬粉末(鐵-鋁雙金屬粉末)，其
粒度均不大于0.5mm (即，過32目泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩)，兩者的摩爾量之比為Fe Al = 1 1 2 1 ；Fe-Al雙金屬粉末氯代有機(jī)廢水=3g/L 6g/L ；
所述輔助條件是在混合液中插入電極并接入雙向脈沖電流；其中，正向脈沖電流密度為0. 75A/cm2 1. 25A/cm2，正向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為1ms，工作時(shí)間為60ms ；反相脈沖電流密度為0. 125A/cm2 0. 25 A/cm2，反向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為1ms，工作時(shí)間為 12ms ；
步驟(3)所述還原降解的溫度為常溫，時(shí)間在還原降解不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去之時(shí)結(jié)束。進(jìn)一步講，為取得更好的效果，在本具體實(shí)施方式
中，其步驟(3)所述電極的陽極為石墨電極，陰極為Pb-Ag-Ca-Sn四元合金電極。本發(fā)明通過了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)步驟與本具體實(shí)施方式
所述相同。其中，在Fe-Al雙金屬粉末中，其組分為市售的還原鐵粉和鋁粉。脈沖電場(chǎng)由SMD雙脈沖電鍍電源提供，所用電極的陽極為石墨電極，陰極為Pb-Ag-Ca-Si:四元合金電極。試驗(yàn)用廢水取出氯丁橡膠生產(chǎn)中產(chǎn)生的氯代有機(jī)廢水；驗(yàn)證時(shí)用重鉻酸鹽法(GB11914-89)測(cè)定該廢水處理前后的COD 值，并按下式計(jì)算出反應(yīng)處理效果的COD去除率。 COD去除率=(氯代有機(jī)廢水初始COD值一處理后水溶液的COD值)/氯代有機(jī)廢水初始COD值X 100%
驗(yàn)證結(jié)果見下表(試驗(yàn)用氯代有機(jī)廢水的量為lOOmL)。
權(quán)利要求
1.一種用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法，該方法的步驟如下(1)把收集來的氯代有機(jī)廢水進(jìn)行過濾，以除去固體雜質(zhì)；(2)調(diào)節(jié)去除了固體雜質(zhì)的氯代有機(jī)廢水的pH值，至pH= 6 9 ；(3)在常壓狀態(tài)下，將雙金屬粉末加入調(diào)節(jié)了pH值后的氯代有機(jī)廢水內(nèi)充分?jǐn)嚢?，以成混合液，然后在輔助條件下進(jìn)行還原降解；(4)在步驟(3)之后，過濾出混合液中的雙金屬粉末，得到已經(jīng)還原降解的水溶液； 其特征在于步驟(3)所述雙金屬粉末為Fe-Al雙金屬粉末，其粒度均不大于0. 5mm,兩者的摩爾量之比為Fe Al = 1 1 2 1 ；Fe-Al雙金屬粉末氯代有機(jī)廢水=3g/ L 6g/L ；所述輔助條件是在所述混合液中插入電極并接入雙向脈沖電流；其中，正向脈沖電流密度為0. 75A/cm2 1. 25A/cm2，正向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為1ms，工作時(shí)間為60ms ；反向脈沖電流密度為0. 125A/cm2 0. 25 A/cm2，反向?qū)〞r(shí)間為5ms，關(guān)斷時(shí)間為lms，工作時(shí)間為12ms ；步驟(3)所述還原降解的溫度為常溫，時(shí)間在還原降解不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去之時(shí)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法，其特征在于，步驟(3)所述電極的陽極為石墨電極，陰極為Pb-Ag-Ca-Sr四元合金電極。
全文摘要
一種用雙金屬粉末還原降解氯代有機(jī)廢水的方法，該方法的步驟包括，調(diào)節(jié)去除了固體雜質(zhì)的氯代有機(jī)廢水的pH值6～9；在常壓狀態(tài)下，將Fe-Al雙金屬粉末加入氯代有機(jī)廢水內(nèi)充分?jǐn)嚢璩苫旌弦?；然后在Fe-Al雙金屬粉末雙向脈沖電流輔助下，對(duì)氯代有機(jī)廢水進(jìn)行還原降解。本發(fā)明具有在極大地節(jié)省成本情況下，其降解效果卻仍然很好的優(yōu)點(diǎn)，更適合于工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F101/36GK102491483SQ201110417669
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉仁龍, 劉作華, 劉洋, 孫大貴, 左趙宏, 朱俊, 杜軍, 范興, 陶長(zhǎng)元 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)