一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]長(zhǎng)久以來(lái)環(huán)境中難降解有機(jī)廢水的處理一直是水處理技術(shù)中的難點(diǎn)，以染料廢水為例，其高污染、難降解、排放總量大。目前，工業(yè)上通常采用化學(xué)法與生物法相結(jié)合的處理工藝。但大多操作復(fù)雜，處理效果亦時(shí)有不樂觀。
[0004]高級(jí)氧化技術(shù)，是指利用強(qiáng)氧化性自由基與污染物發(fā)生加成、取代、斷鍵、開環(huán)等反應(yīng)，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子物質(zhì)?；诹蛩岣杂苫母呒?jí)氧化技術(shù)是近年來(lái)興起的氧化降解新技術(shù)。室溫下過硫酸鹽可通過光、熱、過渡金屬(如Fe2+)等活化方式產(chǎn)生硫酸根自由基和羥基自由基氧化降解污染物。
[0005]Fe2+作為自然界中最廣泛存在的金屬離子，在過硫酸鹽活化中應(yīng)用普遍。但Fe2+與過硫酸鹽反應(yīng)極快，而S04—.的半衰期又很短[5]，從而限制了 [Fe2+]/[過硫酸鹽]氧化體系對(duì)污染物的降解;另一方面，反應(yīng)過程中隨著Fe3+的生成會(huì)產(chǎn)生大量鐵泥，鐵泥的后續(xù)處理也是水處理中的一大難題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有[Fe2+]/[過硫酸鹽]氧化體系氧化反應(yīng)過快而限制對(duì)污染物的降解率和產(chǎn)生大量待處理鐵泥的問題，提供一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法。
[0008]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
(1)將鹽酸羥胺與預(yù)處理的廢水混合；
(2)調(diào)節(jié)反應(yīng)pH至弱酸性；
(3)投加鐵氧化物和過硫酸鹽，室溫下攪拌反應(yīng)完全；
(4)采用外磁場(chǎng)分離回收鐵氧化物后即得到凈化后的廢水；
廢水中有機(jī)物、鹽酸輕胺、鐵氧化物、過硫酸鹽的比例為Immol: 5-1 OmmoI: 5mg: 10-30mmolο
[0009]作為優(yōu)選，過硫酸鹽為過硫酸氫鉀或過硫酸氫鈉中的至少一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述鐵氧化物為四氧化三鐵、三氧化二鐵或鐵泥中的至少一種。
[0011]作為優(yōu)選，所述反應(yīng)的pH值為3-5。
[0012]作為優(yōu)選，有機(jī)廢水的濃度為0.01-1臟01/1，反應(yīng)時(shí)間為3011^11-111。
[0013]本發(fā)明的原理如下:
2Fe3++2NH20H.HCl=2Fe2++N2T+2H20+4H++2CrFe2++HS05—= Fe3++S04—.+OH—
本發(fā)明中鐵氧化物在溶液中釋放出Fe2+和Fe3+，其中Fe3+被鹽酸羥胺還原為Fe'Fe2+活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基，氧化降解有機(jī)污染物。而Fe2+被氧化為Fe3+產(chǎn)生的鐵泥則可與鐵氧化物一起通過外加磁場(chǎng)的方式分離回收，作為活化劑重復(fù)利用。
[0014]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(I)本發(fā)明因使用鐵氧化物作為活化劑使得體系中的亞鐵離子可以緩慢釋放，從而保證氧化體系可以持續(xù)高效的降解水中的有機(jī)污染物，大大提高了有機(jī)物的降解率。
[0015](2)本發(fā)明使用鐵氧化物作為活化劑，易于回收重復(fù)利用，大大降低了成本。
[0016](3)本發(fā)明可將氧化反應(yīng)可能產(chǎn)生的鐵泥與活化劑共同回收，投入氧化體系加以利用，解決了鐵泥的處理問題。
[0017](4)本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，成本低，效率高，環(huán)境友好，適用于低pH有機(jī)廢水的水處理。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為實(shí)施例1對(duì)廢水有機(jī)物的時(shí)間-去除率曲線圖。
[0019]圖2為實(shí)施例1反應(yīng)過程中廢水有機(jī)物的紫外可見光譜變化圖。
[0020]圖3為實(shí)施例1活化劑重復(fù)使用的時(shí)間-去除率曲線圖。
[0021 ]圖4為實(shí)施例4對(duì)廢水有機(jī)物的時(shí)間-去除率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍不局限于以下實(shí)施案例。
[0023]實(shí)施例1
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:將含有0.lmmol/L橙黃G( 1-苯基偶氮-2-萘酚-6，8_二磺酸鈉)的模擬廢水IL置于反應(yīng)器中，投加0.5 mmol鹽酸輕胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g四氧化三鐵和ImmoI過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。
[0024]圖1中表示的是僅加入過硫酸鹽降解有機(jī)廢水以及利用實(shí)施例1的鹽酸羥胺、活化劑四氧化三鐵和過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的時(shí)間-去除率曲線圖。由圖1可以看出，僅加入過硫酸鹽氧化的去除率在30min時(shí)僅為10%左右，而鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽氧化的去除率可高達(dá)99%。表明本發(fā)明建立的鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽氧化水處理方法可以保證過硫酸鹽氧化的高效性。
[0025]圖2是鹽酸羥胺、活化劑四氧化三鐵和過硫酸鹽體系下橙黃G的紫外可見光譜隨反應(yīng)時(shí)間的變化。由圖2可以看出，橙黃G的分子結(jié)構(gòu)中有2個(gè)特征吸收峰。分別出現(xiàn)在可見光區(qū)475 nm和紫外光區(qū)的330 nm處。紫外光區(qū)327nm處對(duì)應(yīng)的是萘環(huán)的π— π *躍迀;而可見光區(qū)476nm處的峰值代表橙黃G結(jié)構(gòu)中由偶氮鍵形成的共軛體系，也是橙黃G結(jié)構(gòu)的發(fā)色基團(tuán)。反應(yīng)30min內(nèi)，橙黃G在這兩處的特征吸收峰迅速減小，說(shuō)明橙黃G的發(fā)色基團(tuán)和萘環(huán)結(jié)構(gòu)被破壞殆盡。由上可知，鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽體系可以有效降解橙黃G。
[0026]采用以上方法降解30min后，回收四氧化三鐵作為活化劑進(jìn)行重復(fù)以上步驟，經(jīng)過5次重復(fù)使用，由圖3可以看出，活化劑的活性沒有明顯的降低，表明活化劑的穩(wěn)定性較好，可以多次重復(fù)使用。
[0027]實(shí)施例2
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加0.5mmol鹽酸羥胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g鐵泥和I mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30mino
[0028]由圖4可以看出，鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽體系氧化速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于僅鐵氧化物活化過硫酸鹽體系。鐵氧化物活化過硫酸鹽氧化降解橙黃G在30min時(shí)降解率僅為37%左右，而本發(fā)明利用鹽酸羥胺強(qiáng)化后在1min時(shí)就可達(dá)到99%以上。
[0029]實(shí)施例3
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加0.5mmol鹽酸輕胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g三氧化二鐵和I mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的橙黃G在30min時(shí)的去除率可達(dá)到71%。
[0030]實(shí)施例4
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加0.5mmol鹽酸羥胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g鐵氧化物(四氧化三鐵+鐵泥，質(zhì)量比為1:1)和I mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的橙黃G在30min時(shí)的去除率可達(dá)到99%。
[0031]實(shí)施例5
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有苯甲酸的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加I mmol鹽酸羥胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g四氧化三鐵和2 mmol過硫酸氫鈉，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的苯甲酸在30min時(shí)的去除率可達(dá)到70%。
[0032]實(shí)施例6
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有苯甲酸的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加I mmol鹽酸輕胺，調(diào)節(jié)pH為3，再向其中投加0.5g鐵泥和2 mmol過硫酸氫鈉，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的苯甲酸在30min時(shí)的去除率可達(dá)到90%。
[0033]實(shí)施例7
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有多氯聯(lián)苯的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加Immol鹽酸輕胺，調(diào)節(jié)pH為5，再向其中投加0.5g四氧化三鐵和2 mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的多氯聯(lián)苯在30min時(shí)的去除率可達(dá)到81%。
[0034]實(shí)施例8 一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加I mmol鹽酸羥胺，調(diào)節(jié)PH為5，再向其中投加0.5g鐵泥和2 mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的橙黃G在30min時(shí)的去除率可達(dá)到99%。
[0035]實(shí)施例9
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加8mmol鹽酸羥胺，調(diào)節(jié)PH為4，再向其中投加5g鐵泥和30mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)60min。測(cè)得本發(fā)明的橙黃G在60min時(shí)的去除率可達(dá)到99%。
[0036]實(shí)施例10
一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟:
將IL含有橙黃G的模擬廢水(橙黃G的初始濃度0.0lmmol/L)置于反應(yīng)器中，投加0.1mmol鹽酸輕胺，調(diào)節(jié)pH為5，再向其中投加0.05g鐵泥和0.3 mmol過硫酸氫鉀，于室溫下反應(yīng)30min。測(cè)得本發(fā)明的橙黃G在30min時(shí)的去除率可達(dá)到99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟: (1)將鹽酸羥胺與預(yù)處理的廢水混合； (2)調(diào)節(jié)反應(yīng)pH至弱酸性； (3 )投加鐵氧化物和過硫酸鹽，室溫下攪拌反應(yīng)完全； (4)采用外磁場(chǎng)分離回收鐵氧化物后即得到凈化后的廢水； 廢水中有機(jī)物、鹽酸輕胺、鐵氧化物、過硫酸鹽的比例為ImmoI: 5-1OmmoI: 5mg: 10-3OmmοI η2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，過硫酸鹽為過硫酸氫鉀或過硫酸氫鈉中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，所述鐵氧化物為四氧化三鐵、三氧化二鐵或鐵泥中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，所述反應(yīng)的pH值為3-5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，有機(jī)廢水的濃度為0.01-lmmol/L，反應(yīng)時(shí)間為30min-lh。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體步驟為：將鹽酸羥胺與預(yù)處理的廢水混合；調(diào)節(jié)反應(yīng)pH至弱酸性；投加鐵氧化物和過硫酸鹽，室溫下攪拌反應(yīng)完全；采用外磁場(chǎng)分離回收鐵氧化物后即得到凈化后的廢水；廢水中有機(jī)物、鹽酸羥胺、鐵氧化物、過硫酸鹽的比例為1mmol：5-10mmol：5mg：10-30mmol。鹽酸羥胺強(qiáng)化鐵氧化物活化過硫酸鹽產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，從而將水體中的有機(jī)污染物去除。使用本發(fā)明的方法去除水中的有機(jī)污染物，去除率在30min可達(dá)70%～99%。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，在廢水深度處理領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F101/30, C02F1/72, C02F9/12
【公開號(hào)】CN105540985
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510984805
【發(fā)明人】朱亮, 陳夢(mèng)妍, 張靜
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日