過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法
2023-06-16 08:07:41
專利名稱：過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法
技術領域：
本發明屬於有機廢水處理領域，具體涉及一種過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法。
背景技術：
生化需氧量(B0D5)和化學需氧量(COD)的比值能說明水中的有機汙染物有多少是微生物難以分解的。BOD5/COD值越小，生化難以降解的部分越多。一般來說B0D5/C0D大於1/3就認為具有較好的可生化性，難生化降解有機廢水是指通過普通生物降解較困難的廢水，其可生化性指標B0D5/C0D小於0. 3。目前對難生化降解有機廢水的處理方法包括物理法、化學法和生物法。生物處理方法設備佔地面積大、處理周期長，對難降解有機物處理效果差。傳統的物理化學方法例如絮凝和汽提法等只是把汙染物從液相轉移到固相或者氣相，並沒有完全消除有機汙染物， 造成二次汙染。高級氧化技術(AOTs)是利用反應中生成的強氧化性自由基，將有機汙染物降解成小分子物質，甚至礦化成co2、H2o和相應的無機離子。傳統的高級氧化技術是以過氧化氫產生· OH為主要活性物種來降解汙染物。它的缺點在於(I)PH值必須調節到3以下，(2) 易產生鐵泥汙染物，(3)中性和鹼性條件下· OH活性不強。
發明內容
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在於提供一種過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法。本發明的目的通過下述技術方案實現一種過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，包括如下步驟(1)測定難生化降解有機廢水的CODcr值，以使雙氧化劑在有機廢水中的濃度與 CODcr值的比為(0.8 1. 1確定雙氧化劑(即過氧化氫和過硫酸鹽)的總體加入量；(2)往廢水中加入亞鐵鹽溶液，雙氧化劑與亞鐵離子的摩爾比為(1 2) 1 ；亞鐵鹽的作用是引發產生自由基的，相當於催化劑；(3)往廢水中加入過氧化氫和過硫酸鹽，兩者的摩爾比為O 4) (8 6)，充分反應後，難生化降解有機廢水即得到淨化；所述的過硫酸鹽為過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種；所述的難生化降解有機廢水為偶氮染料廢水，染料廢水中的有機汙染物大部分含一個或多個-N = N-(偶氮)，其化學性質較穩定，廢水成分複雜，是公認的高濃度難生化降解有機廢水；步驟(1)所述雙氧化劑在有機廢水中的濃度與CODcr值的比優選1 1;步驟( 所述的亞鐵鹽為七水合硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵或硝酸亞鐵中的一種以上；
步驟⑵所述雙氧化劑與亞鐵離子的摩爾比優選2 1 ；步驟(3)所述過氧化氫與過硫酸鹽的摩爾比優選3 7。基於SO4- ·的高級氧化技術是近年發展起來的新型難降解有機汙染物氧化去除新技術，它的優點在於SO4- 不僅可在更寬的PH範圍產生，而且在中性和鹼性範圍，其氧化性強於· 0H，即使在酸性條件，兩者也有相近的氧化能力。但是缺點是· OH比SO4- ·有更強的奪氫和加成能力，奪氫和加成能力對於完全降解汙染物很關鍵。所以將SO4- 與· OH聯合起來降解汙染物是最好的選擇。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果過氧化氫是產生· OH的典型氧化劑，過硫酸鹽是產生SO4- ·的典型氧化劑，將這兩種氧化劑聯用的主要優點有(1)過氧化氫在中性或鹼性條件下容易分解成氧氣和水，而不是產生羥基自由基等對有機汙染物極具破壞性的自由基。過硫酸鹽能在寬PH值範圍內產生自由基，雙氧化劑能在較寬PH範圍內降解更多的汙染物。(2)過氧化氫與!^e(II)反應放熱可以為過硫酸鹽活化提供有利條件，比如過硫酸
鹽活化需要的熱量。(3)過硫酸鹽釋放的SO4- ·可以與氫氧根反應生成· 0H，從而使水中pH值降低， 能夠減緩過氧化氫的分解，產生SO4- ·可能促進· OH生成，從而產生更多的· 0H，使氧化汙染物的能力增強。(4)本發明利用過氧化氫和過硫酸鈉在降解有機汙染物的過程中的協同作用， OH ·和SO4- ·相互激發，形成了氧化性更強的系統，降低鐵鹽的投加量，節約成本，減少過量鐵鹽與SO4- ·之間的副反應，避免SO4- ·的無效消耗，同時減少鐵汙泥的產生，處理時間短， 廢水PH適用範圍廣，對難生化有機廢水可達到較好的效果。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。本發明實施例選擇偶氮染料橙黃G作為汙染物的代表，研究橙黃G溶液的降解在一定程度上可以代表難生化有機廢水的降解。本發明實施例的處理方法是先將亞鐵鹽溶液投放到盛有橙黃G溶液的反應容器中，再將雙氧化劑按比例混合溶解後投入反應器。雙氧化劑整體投加量與橙黃G的摩爾比為20 1(該比值相當於橙黃G溶液中雙氧化劑的濃度與橙黃G溶液的CODcr值之比為 1:1)。橙黃G的濃度可以採用UV-vis分光光度計測定在476nm處的吸光度，根據吸光度-濃度標準曲線得到對應濃度，計算染料的脫色率。R = (C0-Ct) /C0 X 100%Ct——t時刻橙黃G的質量濃度(mg/L)C0——起始時刻橙黃G的質量濃度(mg/L)實施例1處理偶氮染料(橙黃G)廢水的方法，分別如下A、B、C所示方法A、二價鐵離子催化氧化過氧化氫體系
廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L染料廢水CODcr :338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3廢水中過氧化氫濃度68mg/L(2mmol/L)二價鐵離子投加量278mg/L(lmmol/L)(投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg)過氧化氫與二價鐵離子摩爾比2 1。方法B、二價鐵離子活化過硫酸鈉體系廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L染料廢水CODcr :338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3廢水中過硫酸鈉濃度476mg/U2mmol/L)(投加過硫酸鈉119mg)二價鐵離子投加量278mg/L(lmmol/L)(投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg)過硫酸鈉與二價鐵離子摩爾比2 1。方法C、二價鐵離子催化氧化過氧化氫和過硫酸鈉雙氧化劑體系(即本發明的方法)廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L
染料廢水 CODcr 338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3廢水中過硫酸鈉濃度238mg/L(lmmol/L)(投加過硫酸鈉59. 5mg)廢水中過氧化氫濃度3%ig/L(lmmol/L)亞鐵離子在廢水中的濃度278mg/L(lmmol/L)，投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg ；過氧化氫和過硫酸鈉摩爾比1 1雙氧化劑與二價鐵離子摩爾比2 1。實驗結果如表1所示表 1
反應時間(分) 脫色率(％)~脫色率(％)~脫色率(％)~
__(方法A)(方法B)(方法C)
105%8%10%
3025%20%25%^47%49%55%
6075%68%77%
9077%76%82%
12078%82%88% 本實施例對比了二價鐵離子催化氧化過氧化氫(方法A)、二價鐵離子活化過硫酸鈉(方法B)、二價鐵離子催化氧化過氧化氫和過硫酸鈉雙氧化劑(方法C)三個體系對橙黃 G脫色效率的影響，三種方法中，在相同的環境下，投加亞鐵鹽的量相同，投加2mmol/L的氧化劑，其橙黃G脫色效率如表1所示，在二價鐵離子催化氧化過氧化氫體系中，反應後60min 後脫色率基本保持不變。在二價鐵離子活化過硫酸鈉體系中，橙黃G的脫色率隨時間的反應而提高。在二價鐵離子催化氧化過氧化氫和過硫酸鈉雙氧化劑體系中，橙黃G的脫色率遠大於前兩個體系。該實施例說明前兩個體系的聯合應用存在協同效應，能夠有效提高偶氮染料橙黃G的脫色率。實施例2處理偶氮染料(橙黃G)廢水的方法，分別如下A、B、C所示方法A、過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比為3 7廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L染料廢水CODcr :338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3雙氧化劑整體濃度2mmol/L(353.6mg/L)亞鐵離子在廢水中的濃度278mg/L ；投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比3 7雙氧化劑與二價鐵離子摩爾比2 1。方法B、過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比為5 5廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L染料廢水CODcr :338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比5 5雙氧化劑整體濃度2mmol/L(27ang/L)亞鐵離子在廢水中的濃度278mg/L ；投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg雙氧化劑與二價鐵離子摩爾比2 1。方法C、過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比為7 3廢水中橙黃G的濃度45. 2mg/L染料廢水CODcr :338mg/L染料廢水體積250mL廢水pH 值3過氧化氫與過硫酸鈉的摩爾比7 3雙氧化劑整體濃度2mmol/L(190.4mg/L)亞鐵離子在廢水中的濃度278mg/L ；投加七水合硫酸亞鐵69. 5mg雙氧化劑與二價鐵離子摩爾比2 1。實驗結果如表2所示表 權利要求
1.一種過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於包括如下步驟(1)測定難生化降解有機廢水的CODcr值，以使雙氧化劑在有機廢水中的濃度與CODcr 值的比為(0.8 1.2) 1確定雙氧化劑的總體加入量；(2)往廢水中加入亞鐵鹽溶液，雙氧化劑與亞鐵離子的摩爾比為(1 幻1；(3)往廢水中加入過氧化氫和過硫酸鹽，兩者的摩爾比為0-4) (8-6)，充分反應後， 難生化降解有機廢水得到淨化；所述的雙氧化劑是過氧化氫和過硫酸鹽。
2.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於所述的難生化降解有機廢水為偶氮染料廢水。
3.根據權利要求2所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於所述的偶氮染料為橙黃G。
4.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於所述的過硫酸鹽為過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種。
5.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於步驟(1)所述雙氧化劑在有機廢水中的濃度與CODcr值的比為1 1。
6.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於步驟( 所述的亞鐵鹽為七水合硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵或硝酸亞鐵中的一種以上。
7.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於步驟(2)所述雙氧化劑與亞鐵離子的摩爾比為2:1。
8.根據權利要求1所述的過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，其特徵在於步驟C3)所述過氧化氫與過硫酸鹽的摩爾比為3 7。
全文摘要
本發明公開了一種過氧化氫協同過硫酸鹽處理難生化降解有機廢水的方法，該方法包括如下步驟(1)測定難生化降解有機廢水的CODcr值，以使雙氧化劑在有機廢水中的濃度與CODcr值的比為(0.8～1.2)∶1確定雙氧化劑的總體加入量；(2)往廢水中加入亞鐵鹽溶液，雙氧化劑與亞鐵離子的摩爾比為(1～2)∶1；(3)往廢水中加入過氧化氫和過硫酸鹽，兩者的摩爾比為(2-4)∶(8-6)，充分反應後，難生化降解有機廢水得到淨化。本發明利用過氧化氫和過硫酸鈉在降解有機汙染物的過程中的協同作用，降低鐵鹽的投加量，節約成本，減少過量鐵鹽與SO4-·之間的副反應，避免SO4-·的無效消耗，同時減少鐵汙泥的產生，處理時間短，廢水pH適用範圍廣，對難生化有機廢水可達到較好的效果。
文檔編號C02F1/72GK102531144SQ20121003087
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者萬金泉, 王豔, 馬麗華, 馬邕文, 黃明智 申請人:華南理工大學