微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化處理含鉻有機(jī)廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化降解處理含重金屬的有機(jī)廢水并獲得超細(xì)粒子的方法，屬于污水處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模不斷加大，廢水的排放量也隨之增多。在電鍍、印染與皮革處理等生產(chǎn)過程中，排放的廢水里不僅含有有機(jī)污染物質(zhì)，通常還含有重金屬。對(duì)于這些含有重金屬的有機(jī)廢水，傳統(tǒng)的處理方法很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是重金屬排放之后，不僅會(huì)污染地表水和地下水，而且在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，直接或間接地危害人體健康。因此對(duì)含重金屬有機(jī)廢水的處理是亟待解決的重要問題。
[0003]超(近)臨界水氧化技術(shù)是一種新型、高效的有機(jī)廢水處理方法，在處理有毒、有害、難降解工業(yè)廢水時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。美國國家關(guān)鍵技術(shù)所列的六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”報(bào)告中指出，最有前途的處理技術(shù)就是超臨界水氧化技術(shù)。超(近)臨界水氧化技術(shù)適用性強(qiáng)、效率高、徹底、過程封閉性好、不形成二次污染，處理后的廢水可直接循環(huán)利用。利用超(近)臨界水氧化處理含重金屬的有機(jī)廢水，當(dāng)有機(jī)物快速氧化破壞的同時(shí)，在尚溫尚壓的水中，重金屬將以氧化物或單質(zhì)的形式快速析出，并形成極細(xì)粉體，可實(shí)現(xiàn)重金屬高附加值的資源化利用。
[0004]超臨界水氫鍵大大減弱而幾乎變成非極性溶劑，從而使得鹽類在超臨界水中不溶解，水中存在的成鹽元素就會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)材料的強(qiáng)烈腐蝕。此外，由于水的臨界溫度和壓力都較高，這些不利因素也阻礙了超臨界水的實(shí)際應(yīng)用。相對(duì)于超臨界水來說，近臨界水既具有超臨界水的某些特點(diǎn)，又具有自身的優(yōu)勢(shì)。首先是其作為溶劑，介電常數(shù)介于常態(tài)水和超臨界水之間，對(duì)非極性的有機(jī)物也具有較好的溶解性。其次是近臨界水本身對(duì)材料的腐蝕性比超臨界水要小得多，而且近臨界水條件相對(duì)溫和，可有效地緩解超臨界水的安全隱患。
[0005]不過由于近臨界水相對(duì)溫和，氧化處理速率較慢及氧化不徹底，因此需要外場(chǎng)作用加以改善。微波是頻率大約在300MHz?300GHz范圍內(nèi)的電磁波，相比于傳統(tǒng)的加熱方式，微波技術(shù)在促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程和反應(yīng)速度以及產(chǎn)物的選擇性方面等具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在此加熱條件下，除了熱效應(yīng)外，微波場(chǎng)頻率變化會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物分子通過運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，造成分子運(yùn)動(dòng)在微觀上有一定取向，提高有效碰撞幾率，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率、提高反應(yīng)收率和選擇性。因此，采用微波加熱可以強(qiáng)化近臨界水氧化過程。
[0006]制革工業(yè)廢水含有重金屬鉻，是一種致癌、致敏物質(zhì)，可以通過水等進(jìn)入人體，嚴(yán)重危害人類健康。本專利采用微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化含鉻制革有機(jī)廢水，在快速氧化降解有機(jī)污染物的同時(shí)得到鉻的超細(xì)粒子，實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化處理制革工業(yè)含鉻有機(jī)廢水的方法。其特征在于具有如下的過程和步驟: a，將一定量的制革工業(yè)含鉻有機(jī)廢水與過量的雙氧水混合，兩者的體積比3:1 ;雙氧水的質(zhì)量濃度為30% ;
b，將上述混合液放入微波反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為180~220°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~2h，微波頻率為300?1000MHz ;電功率為1.2~2Kw ;使充分利用微波加熱近臨界水以氧化含鉻有機(jī)廢水；反應(yīng)后經(jīng)抽濾得固體物，得到三氧化二鉻氧化物超細(xì)粒子，粒徑為500nm~2 μπι。
【附圖說明】
[0008]圖1為反應(yīng)后固體樣品的XRD圖，其特征峰表明固體物質(zhì)為三氧化二鉻。
[0009]圖2為實(shí)例I反應(yīng)后固體樣品的SEM圖。
[0010]圖3為實(shí)例2反應(yīng)后固體樣品的SEM圖。
[0011 ] 圖4為實(shí)例3反應(yīng)后固體樣品的SEM圖。
[0012]圖5為實(shí)例4反應(yīng)后固體樣品的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
[0014]實(shí)施例一
含鉻制革工業(yè)廢水取自上海新華皮革廠未處理的廢水，其COD含量為1530mg/L，鉻含量為85mg/L。將240ml制革工廠廢水與80ml過量雙氧水一起加入到微波反應(yīng)釜中，將反應(yīng)溫度和時(shí)間分別設(shè)定為180°C、2h。反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液進(jìn)行減壓抽濾。抽濾所得的固體樣品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固體樣品進(jìn)行SEM測(cè)試，顆粒大小為1.5 μπι左右。濾液進(jìn)行COD的測(cè)定，測(cè)定得到處理后水樣的COD值為60.lmg/Lo
[0015]實(shí)施例二
含鉻制革工業(yè)廢水取自上海新華皮革廠未處理的廢水，其COD含量為1530mg/L，鉻含量為85mg/L。將240ml制革工廠廢水與80ml過量雙氧水一起加入到微波反應(yīng)釜中，將反應(yīng)溫度和時(shí)間分別設(shè)定為200°C、lh。反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液進(jìn)行減壓抽濾。抽濾所得的固體樣品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固體樣品進(jìn)行SEM測(cè)試，顆粒大小為Iym左右。濾液進(jìn)行COD的測(cè)定，測(cè)定得到處理后水樣的COD值為60.7mg/L0
[0016]實(shí)施例三
含鉻制革工業(yè)廢水取自上海新華皮革廠未處理的廢水，其COD含量為1530mg/L，鉻含量為85mg/L。將240ml制革工廠廢水與80ml過量雙氧水一起加入到微波反應(yīng)釜中，將反應(yīng)溫度和時(shí)間分別設(shè)定為200°C、1.5h。反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液進(jìn)行減壓抽濾。抽濾所得的固體樣品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固體樣品進(jìn)行SEM測(cè)試，顆粒大小為900nm左右。濾液進(jìn)行COD的測(cè)定，測(cè)定得到處理后水樣的COD值為51.6mg/L。
[0017]實(shí)施例四
含鉻制革工業(yè)廢水取自上海新華皮革廠未處理的廢水，其COD含量為1530mg/L，鉻含量為85mg/L。將240ml制革工廠廢水與80ml過量雙氧水一起加入到微波反應(yīng)釜中，將反應(yīng)溫度和時(shí)間分別設(shè)定為220°C、lh。反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液進(jìn)行減壓抽濾。抽濾所得的固體樣品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固體樣品進(jìn)行SEM測(cè)試，顆粒大小為800nm左右。濾液進(jìn)行COD的測(cè)定，測(cè)定得到處理后水樣的COD值為49.6mg/L0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化處理含鉻有機(jī)廢水的方法，其特征在于具有如下的過程和步驟: a，將一定量的制革工業(yè)含鉻有機(jī)廢水與過量的雙氧水混合，兩者的體積比3:1 ;雙氧水的質(zhì)量濃度為30% ; b，將上述混合液放入微波反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為180~220°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~2h，微波頻率為300?1000MHz ;電功率為1.2~2Kw ;使充分利用微波加熱近臨界水以氧化含鉻有機(jī)廢水；反應(yīng)后經(jīng)抽濾得固體物，得到三氧化二鉻氧化物超細(xì)粒子，粒徑為500nm~2 μπι。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波加熱強(qiáng)化近臨界水氧化處理制革工業(yè)含鉻有機(jī)廢水的方法，屬于污水處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域。超（近）臨界水氧化是一種高效綠色的難降解有機(jī)污染物的高級(jí)氧化處理新技術(shù)。本發(fā)明通過微波加熱強(qiáng)化氧化處理過程。將含鉻制革工業(yè)廢水及過量雙氧水加入微波釜中反應(yīng)，以雙氧水在120℃以上快速分解產(chǎn)生氧氣作為氧化劑，反應(yīng)溫度180～220℃、反應(yīng)時(shí)間0.5～2h，氧化反應(yīng)后得固體三氧化二鉻，其顆粒粒徑為500nm～2μm；本發(fā)明中的COD去除率在95%以上。
【IPC分類】C02F103/24, C01G37/033, C02F1/72, C02F101/30
【公開號(hào)】CN105129961
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510590136
【發(fā)明人】陳晉陽, 丁巳芫, 鄒米華, 王英迪, 楊玄宇, 張超
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日