一種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法，是每100mL垃圾滲濾液中投加1～2g活性炭負(fù)載金屬催化劑，加入3～4gNaS2O8，置于變頻式微波反應(yīng)器，在70～80℃條件下反應(yīng)15～20min，再投加7～9mL的H2O2，繼續(xù)反應(yīng)20～25min。本發(fā)明對(duì)垃圾滲濾液的氧化效率高、COD去除效果好、處理時(shí)間短、無二次污染、易實(shí)施，而且對(duì)pH要求不高。
【專利說明】
一種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及一種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)生填埋法具有成本低、技術(shù)成熟、管理方便等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于垃圾處理，但垃圾填埋過程中產(chǎn)生污染性極強(qiáng)的垃圾滲濾液，威脅飲用水和工農(nóng)業(yè)用水水源。目前，垃圾滲濾液的處理技術(shù)包括生物處理、物理處理、化學(xué)處理和土地處理。其中，生物處理法能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低，且能有效地降解有機(jī)污染物，但不適合處理生化性能差的“老化”滲濾液。物理處理法主要有混凝、活性炭吸附、膜分離和離子交換法，但其耗能大，運(yùn)行費(fèi)用高。土地處理法通過土壤顆粒的過濾、離子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成分，通過土壤中微生物作用使?jié)B濾液中的有機(jī)物和氮發(fā)生轉(zhuǎn)化，該方法具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢，但易受土地利用類型和氣候條件的限制。
[0003]化學(xué)氧化法通過投加化學(xué)藥劑使之與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有效降低難生物降解有機(jī)物的濃度和色度，提高垃圾滲濾液的可生物性。目前常用的氧化劑有臭氧、高錳酸鹽、Fenton和過硫酸鹽。其中，臭氧在水中的溶解度小、利用率低，且臭氧發(fā)生器效率低，能耗大、操作成本高，只適用于處理低濃度難降解廢水。Fenton法存在H2O2利用率不高、鐵離子循環(huán)率低、需要較強(qiáng)酸性環(huán)境(pH值在3.0左右)等缺點(diǎn)。高錳酸鹽的色度較大、會(huì)影響水質(zhì)，且在應(yīng)用過程中需要消耗的量較大。過硫酸鹽具有較好的水溶性、強(qiáng)氧化性、反應(yīng)產(chǎn)物的友好性，但過硫酸鹽常溫下較穩(wěn)定，氧化能力并不明顯，只有利用光、熱、堿、過渡金屬、活性炭等方法活化后才能產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的硫酸根自由基以去除污染物。
[0004]中國發(fā)明專利“一種納米材料非均相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液的方法”(申請(qǐng)?zhí)?01410489398.X)公開了一種納米硫化銅催化臭氧氧化垃圾滲濾液的方法，該方法提高了滲濾液中難降解有機(jī)物的降解效能，但是該方法對(duì)PH值要求高(pH6-lO)、COD去除率低(不到60%)，且在催化劑制備過程中多次使用有機(jī)溶劑。中國發(fā)明專利“一種基于改性氣體擴(kuò)散電極的光電芬頓氧化反應(yīng)處理垃圾滲濾液的方法及裝置”(申請(qǐng)?zhí)?01510235743.1)采用光電芬頓氧化垃圾滲濾液，提高了對(duì)垃圾滲濾液的處理效果，但是該方法需實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)體系PH值在酸性條件范圍、反應(yīng)時(shí)間長(至少3小時(shí)以上)、易產(chǎn)生鐵泥、操作復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種工藝簡單、氧化效率高、無二次污染的垃圾滲濾液的催化氧化處理方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法，是通過采用活性炭負(fù)載鈷銅金屬作為催化劑，催化過氧化氫/過硫酸鹽來處理垃圾滲濾液，包括下述步驟:
[0008](I)活性炭負(fù)載金屬催化劑的制備:在50?70 0C下，將20?40目的活性炭置于0.5?2mol/L硝酸中浸泡6?8h，并用蒸饋水反復(fù)沖洗至pH值不再變化，烘干得到活化活性炭；然后將活化活性炭與鈷銅混合溶液按質(zhì)量體積比Ig: (10?15)mL進(jìn)行混合，在水浴60?80°(:條件下快速攪拌4?6h后，于90?110°C條件下干燥8?12h;再置于馬弗爐中，在溫度為300?400°C的條件下煅燒2?3h，得到活性炭負(fù)載金屬催化劑；
[0009](2)垃圾滲濾液的催化氧化處理:每10mL垃圾滲濾液中投加I?2g活性炭負(fù)載金屬催化劑，加入3?4g NaS2O8,置于變頻式微波反應(yīng)器，在70?80°C條件下反應(yīng)15?20min，再投加7?9mL的H2O2，繼續(xù)反應(yīng)20?25min。
[0010]步驟I中，所述鈷銅混合溶液的濃度為0.15?0.36mol/L Co2+/Cu2+，是采用Co(NO3) 2和Cu (NO3) 2混合制備得到，鈷銅混合溶液中Co2+和Cu2+按照濃度比1: (0.42?1.5)(濃度單位為mol/L)進(jìn)行等體積混合。
[0011]步驟2中，微波反應(yīng)器為頻率2450MHz、功率變頻、可自動(dòng)控溫的帶有閉路循環(huán)的微波反應(yīng)器。
[0012]本發(fā)明的原理是:(I)在活化活性炭過程中，適當(dāng)提高溫度，加速氫離子與硝酸根離子在固液界面的移動(dòng)，提高酸化的效率，同時(shí)加快含氧基團(tuán)在活性炭表面的鍵和，在負(fù)載過程中，升高溫度有利于提高金屬離子與含氧基團(tuán)的結(jié)合效率，避免長時(shí)間酸化對(duì)活性炭多孔結(jié)構(gòu)的破壞。(2)利用微波熱能和負(fù)載金屬離子(Co2+、Cu2+)對(duì)過硫酸鹽進(jìn)行活化，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過硫酸根自由基(SO4—.)，高效氧化廢水中的有機(jī)物，同時(shí)活性炭對(duì)微波具有強(qiáng)吸收作用，并在其內(nèi)部和表面形成高溫“電弧”，將吸附的有機(jī)物進(jìn)行高效熱解，保證活性炭的吸附活性，在微波輻射條件下，負(fù)載了鈷銅的活性炭可作為微波誘導(dǎo)氧化工藝的“敏化劑”，利用活性炭表面點(diǎn)位與微波能的強(qiáng)烈相互作用，將微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，選擇性地升高某些表面點(diǎn)位的溫度，作為活化過硫酸鹽的能量，從而協(xié)同發(fā)揮微波、活性炭及過渡金屬對(duì)過硫酸鹽的活化作用，提高垃圾滲濾液的氧化處理效率及氧化劑利用率，加快化學(xué)反應(yīng)速度。(3)微波、負(fù)載型活性炭與過硫酸鹽處理垃圾滲濾液后使體系pH值降低，此時(shí)再投加過氧化氫，在弱酸性條件下與活性炭上負(fù)載的金屬離子(Co2+、Cu2+)構(gòu)成類Fenton氧化體系，在微波作用下促進(jìn)羥基自由基的形成，進(jìn)一步氧化過硫酸自由基難以降解的物質(zhì)，羥基自由基與過硫酸自由基協(xié)同作用，減少了過氧化氫的損耗，提高了氧化劑的利用效率。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0014](I)本發(fā)明的催化劑集污染物吸附、微波吸收與過硫酸鹽/過氧化氫活化功能于一體，催化氧化方法無需調(diào)節(jié)PH值、氧化劑利用效率高、充分利用H0.和SO4—.的氧化特性，對(duì)不同污染物進(jìn)行降解。
[0015](2)本發(fā)明對(duì)垃圾滲濾液的氧化效率高、COD去除效果好、處理時(shí)間短、無二次污染、易實(shí)施，而且對(duì)pH要求不高。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0017]實(shí)施例1
[0018](I)將40目的活性炭置于lmol/L硝酸溶液中，在60°C水浴中浸泡Sh后，用蒸餾水清洗至pH值不再變化，于105 °C下烘干；
[0019](2)稱取7.5g活化后的活性炭浸泡于10mL由濃度比為1: 1.5的鈷銅溶液進(jìn)行等體積混合得到的溶液中(0.48mo I/LCo (NO3) 2+0.72mo I/LCu (NO3) 2)，在80 °C水浴條件下快速機(jī)械攪拌4h后，于90°C下烘干；
[0020](3)將負(fù)載了過渡金屬的活性炭置于馬弗爐中，于400°C下煅燒2h;
[0021](4)取10mL垃圾滲濾液，加入Ig負(fù)載型活性炭和4gNa2S208，放入帶有循環(huán)微波反應(yīng)管的變頻式微波反應(yīng)器，設(shè)定溫度為700C，持續(xù)反應(yīng)20min后，加入7mL30%H2O2，繼續(xù)反應(yīng)25min；
[0022](5)將氧化處理后的垃圾滲濾液靜置Ih，取其上清液測定⑶Dcr、T0C。⑶Dcr由836811^/1下降到197311^/1，去除率為76.4%，T0C濃度由5406mg/L下降到1486，去除率為72.5%。
[0023]實(shí)施例2
[0024](I)將20目的活性炭置于2mol/L硝酸溶液中，在50°C水浴中浸泡Sh后，用蒸餾水清洗至pH值不再變化，于105 °C下烘干；
[0025](2)稱取7.5g活化后的活性炭浸漬于75mL由濃度比為1: 0.42的鈷銅溶液進(jìn)行等體積混合得到的溶液中(0.72moI/LCo (NO3)2+0.3moI/LCu(NO3)2)，在60 °C水浴條件下快速機(jī)械攪拌6h后，于105°C下烘干；
[0026](3)將負(fù)載了過渡金屬的活性炭置于馬弗爐中，于300°C下煅燒3h;
[0027](4)取10mL垃圾滲濾液，加入Ig負(fù)載型活性炭和3gNa2S208，放入帶有循環(huán)微波反應(yīng)管的變頻式微波反應(yīng)器，設(shè)定溫度為800C，持續(xù)反應(yīng)15min后，加入9mL30^H2O2，繼續(xù)反應(yīng)20min；
[0028](5)將氧化處理后的垃圾滲濾液靜置Ih。取上清液測定其⑶Dcr、T0C。⑶Dcr由8368mg/L下降到2368mg/L，去除率為71.7%,TOC濃度由5406mg/L下降到1493mg/L，去除率為 72.4%。
[0029]實(shí)施例3
[0030](I)將30目的活性炭置于lmol/L硝酸溶液中，在70°C水浴中浸泡6h后，用蒸餾水清洗至pH值不再變化，于105 °C下烘干；
[0031 ] (2)稱取7.5g活化后的活性炭浸漬于112.5mL由濃度比為1:1的鈷銅溶液進(jìn)行等體積混合得到的溶液中(0.6mo I/LCo (NO3) 2+0.6mo I/LCu (NO3) 2)，在80 °C水浴條件下快速機(jī)械攪拌4h后，于110°C下烘干；
[0032](3)將負(fù)載了過渡金屬的活性炭置于馬弗爐中，于400°C下煅燒2h;
[0033](4)取10mL垃圾滲濾液，加入2g負(fù)載型活性炭和4gNa2S208，放入帶有循環(huán)微波反應(yīng)管的變頻式微波反應(yīng)器，設(shè)定溫度為700C，持續(xù)反應(yīng)20min后，加入8mL30%H2O2，繼續(xù)反應(yīng)20min；
[0034](5)將氧化處理后的垃圾滲濾液，靜置30min。取上清液測定其CODcrJOCXODcr由8368mg/L下降到2192mg/L，去除率為73.8%，T0C濃度由5406mg/L下降到1585mg/L，去除率為 70.7%。
[0035]實(shí)施例4
[0036](I)將40目的活性炭置于0.5ml/L硝酸溶液中，在60°C水浴中浸泡Sh后，用蒸餾水清洗至PH值不再變化，于105 °C下烘干；
[0037](2)稱取7.5g活化后的活性炭浸漬于10mL由濃度比為1: 1.5的鈷銅溶液進(jìn)行等體積混合得到的溶液中(0.48moI/LCo (NO3) 2+0.72moI/LCu(NO3) 2)，在70 °C水浴條件下快速機(jī)械攪拌5h后，于105 °C下干燥；
[0038](3)將負(fù)載了過渡金屬的活性炭置于馬弗爐中，于300°C下煅燒3h;
[0039](4)取10mL垃圾滲濾液，加入2g負(fù)載型活性炭和3.5gNa2S208，放入帶有循環(huán)微波反應(yīng)管的變頻式微波反應(yīng)器，設(shè)定溫度為800C，持續(xù)反應(yīng)15min，加入8mL30%H2O2，繼續(xù)反應(yīng)25min；
[0040](5)將氧化處理后的垃圾滲濾液，靜置Ih。取上清液測定其⑶Dcr、T0C。⑶Dcr由8368mg/L下降到1808mg/L，去除率為78.4%, TOC濃度由5406mg/L下降到1373mg/L，去除率為 74.6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種垃圾滲濾液的催化氧化處理方法，其特征在于包括下述步驟: (1)活性炭負(fù)載金屬催化劑的制備:在50?70°C下，將20?40目的活性炭置于0.5?2mol/L硝酸中浸泡6?Sh，并用蒸餾水反復(fù)沖洗至pH值不再變化，烘干得到活化活性炭;然后將活化活性炭與鈷銅混合溶液按質(zhì)量體積比Ig: (10?15)mL進(jìn)行混合，在水浴60?80°C條件下快速攪拌4?6h后，于90?110°C條件下干燥8?12h;再置于馬弗爐中，在溫度為300?400°C的條件下煅燒2?3h，得到活性炭負(fù)載金屬催化劑； (2)垃圾滲濾液的催化氧化處理:每10mL垃圾滲濾液中投加I?2g活性炭負(fù)載金屬催化劑，加入3?4g的NaS2O8,置于變頻式微波反應(yīng)器，在70?80°C條件下反應(yīng)15?20min，再投加7?9mL的H2O2，繼續(xù)反應(yīng)20?25min。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾滲濾液的催化氧化處理方法，其特征在于:步驟I中，所述鈷銅混合溶液的濃度是0.15?0.36mol/L Co2+/Cu2+，是采用Co(NO3)2和Cu(NO3)2混合制備得至IJ，鈷銅混合溶液中Co2+和Cu2+按照濃度比1: (0.42?1.5)進(jìn)行等體積混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾滲濾液的催化氧化處理方法，其特征在于:步驟2中，微波反應(yīng)器為頻率2450MHz、功率變頻、可自動(dòng)控溫的帶有閉路循環(huán)的微波反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK105858859SQ201610236889
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】林親鐵, 姚曉聲, 曾令澤
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)