微波誘導粉煤灰源Fenton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法
2023-05-03 17:05:06
專利名稱：微波誘導粉煤灰源Fenton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及汙水處理領域，提供一種綠色的汙水處理方法，主要針對微波誘導粉煤灰源類ronton氧化高濃度重油廢水的處理方法。
背景技術：
目前對高濃度有機廢水的處理方法主要有生物法、絮凝沉澱法、氧化法、電解法、 焚燒法及萃取法。生物法和絮凝沉澱法會產生大量汙泥，因而需要進一步處理，而生化法對廢水的可生化性及COD都有一定的要求。氧化法需要在高溫(幾百及幾千攝氏度)、高壓(幾十及幾百個大氣壓)條件下進行，這對設備及操作的安全性提出了挑戰，同時所用催化劑成本高，在高濃度有機廢水中容易中毒，需要定期更換。電解法綜合效果好，運行費用低，但處理量較小。焚燒法會產生大量有毒物質，對大氣造成汙染。萃取法處理高濃度有機廢水，由於廢水的成分複雜，使得萃取物很難得以回收利用。採用微波熱效應以及!^enton試劑高活性氧化方法可有效去除汙水中的難降解有機物，這種方法效率高，處理效果好，《環境科學與技術》，2008,31 (9)，46-49進行了微波誘導i^nton試劑氧化降解水中對硝基苯的研究，但這種方法採用分析純!^eSO2 H20作為製備!^enton試劑的原料，其成本較高，不易於實際應用。
發明內容
本發明目的在於克服上述不足之處，提供一種微波誘導粉煤灰源i^enton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法。它利用工業廢棄料粉煤灰作為製備i^enton試劑的原料，優化微波誘導粉煤灰源類i^nton氧化工藝，實現高效處理重油廢水的目的。本發明採用的技術方案是利用粉煤灰與一定濃度(25%_四％，最佳濃度是 27. 5%)的雙氧水反應生成類!^nton試劑在微波輻射的作用下處理高濃度有機廢水。經過不同溫度和濃度的實驗，該處理方法的最佳工藝條件為粉煤灰用量為8-10g、微波控制溫度為150°C、微波輻射時間為5-7min、雙氧水用量為1. 5mL、pH=3_4，反應因素的影響由大到小分別是粉煤灰的加入量> H2A的加入量>微波輻射時間>微波爐控制溫度。粉煤灰的主要成分是Si02、A1203、FeO, Fe2O3^ CaO等，粉煤灰與雙氧水結合會使粉煤灰化學成分中的低價金屬離子氧化成具有更高化合價的離子，同時催化濃度27. 5%的雙氧水(H2O2)生成羥基自由基(《0Η)，此時便形成了類狗11切11催化反應體系，這種反應體系具有極強的氧化能力，特別適用於生物難降解或一般化學氧化難以降解的有機物的氧化處理。同時將類i^nton與高濃度有機廢水同時置入微波的輻射下，微波輻照使物體內部的分子相互摩擦發熱，熱效應使整個系統同時被輻照，溫度上升迅速，同時微波的非熱效應使需要降解的物質分子鍵斷裂加快，在5-7min的時間內可達到較好降解有機物的效果。該處理方法的最佳工藝條件為粉煤灰用量為8-10g、微波控制溫度為150°C、微波輻射時間為5-7min、雙氧水用量為1. 5mL、pH=3-4，反應因素的影響由大到小分別是粉煤灰的加入量> H2A的加入量>微波輻射時間>微波爐控制溫度。該處理方法特別適用於處理重油廢水、焦化廢水、芳烴廢水。微波誘導粉煤灰源i^enton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法，其特徵在於微波輻射與類i^enton試劑聯合作用降解高濃度有機廢水COD的反應近似於一級反應動力學，動力學方程為=InC=-O. 431 +6· 496(R2=O. 991 )，動力學常數左=0· 431min_1,反應半衰期 i1/2=l. 61min。本發明的優點是
(1)處理工藝簡單用粉煤灰與一定濃度的雙氧水反應生成類!^nton試劑在微波輻射的作用下處理高濃度有機廢水，經一次處理後，其出水COD達到排放標準。(2)對難降解物質去除效果好該發明對重油廢水、焦化廢水、芳烴廢水具有較好去除效果，經過微波誘導類i^nton氧化後，三種廢水的去除率均達到90%以上。(3)無汙染，成本低，處理效率高本發明利用微波不會對環境造成任何汙染，粉煤灰作為製備I^nton試劑的原料，即節約成本，又變廢為寶，且處理效率高，是一種綠色環保汙水處理方法。(4)本發明所涉及的處理方法具有佔地面積小、操作簡單，無需複雜設備，不消耗能源，易於實施應用的優點。
具體實施例方式利用粉煤灰與一定濃度(25%—四％)的雙氧水反應生成類ronton試劑在微波輻射的作用下處理高濃度有機廢水。粉煤灰的主要成分是Si02、A1203、FeO, Fe203> CaO等，粉煤灰與雙氧水結合會使粉煤灰化學成分中的低價金屬離子氧化成具有更高化合價的離子，同時催化濃度27. 5%的雙氧水(H2O2)生成羥基自由基0H)，此時便形成了類i^enton催化反
應體系，這種反應體系具有極強的氧化能力，特別適用於生物難降解或一般化學氧化難以降解的有機物的氧化處理。
具體實施方式
1 利用正交試驗，以粉煤灰投加量(g)、雙氧水(mL，濃度27. 5%)、微波加熱時間(min)、微波控制溫度(°C )為因素，對微波誘導類i^enton氧化過程的影響因素進行分析，各因素對氧化效果的影響主次關係為粉煤灰的加入量> H2A的加入量>微波輻射時間>微波爐控制溫度。微波誘導類i^enton氧化工藝處理高濃度有機廢水的最佳條件為粉煤灰用量為8-10g、微波控制溫度為150°C、微波輻射時間為5-7min、雙氧水用量為 1. 5mL、pH=3-4。在此工藝條件下，高濃度有機廢水COD去除率達到90%以上。
具體實施方式
2 利用實施方式1所確定的最佳工藝條件，將微波誘導類!^nton 氧化方法用於處理重油廢水、焦化廢水、芳烴廢水，該三種廢水COD、BOD濃度見表1。在酸性條件下，通過加入定量粉煤灰和雙氧水，經過微波爐反應器的溶液罐中微波輻射6min後測定COD值，三種高濃度有機廢水的COD去除率分別為擬％、93%、92. 14%。表1 三種水樣的BOD值、COD值及COD去除率
權利要求
1.微波誘導粉煤灰源!^nton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法，其特徵在於利用工業廢棄物粉煤灰與濃度25%—29%的雙氧水反應生成類!^nton試劑在微波輻射的作用下處理高濃度重油廢水，粉煤灰的主要成分是Si02、A1203、FeO, Fe2O3^ CaO等。
2.按照權利要求1所述微波誘導粉煤灰源i^enton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法，其特徵在於該處理方法的最佳工藝條件為粉煤灰用量為8-10g、微波控制溫度為 150°C、微波輻射時間為5-7min、雙氧水用量為1. 5mL、pH=3_4，反應因素的影響由大到小分別是粉煤灰的加入量> H2A的加入量>微波輻射時間>微波爐控制溫度。
3.按照權利要求1所述微波誘導粉煤灰源i^enton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法，其特徵在於該處理方法特別適用於處理重油廢水、焦化廢水、芳烴廢水。
4.按照權利要求1所述微波誘導粉煤灰源i^enton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法，其特徵在於微波輻射與類i^nton試劑聯合作用降解高濃度有機廢水COD的反應近似於一級反應動力學，動力學方程為lnC=-0.431i+6.496 (R2=O. 991 )，動力學常數 k=Q. 431111^1,反應半衰期 t1/2=l. 61min。
全文摘要
本發明公開了一種微波誘導粉煤灰源Fenton-Like氧化高濃度重油廢水的處理方法。該處理方法特別適用於處理重油廢水、焦化廢水、芳烴廢水。是利用工業廢棄料粉煤灰與一定濃度(27.5%)的雙氧水反應生成類Fenton試劑在微波輻射的作用下處理高濃度重油廢水，該處理方法的最佳工藝條件為粉煤灰用量為8-10g、微波控制溫度為150℃、微波輻射時間為5-7min、雙氧水用量為1.5mL、pH=3-4。由於該方法採用粉煤灰作為製備Fenton試劑的原料，即節約成本，又變廢為寶，無汙染，且處理效率高，是一種綠色環保汙水處理方法。同時該處理方法具有佔地面積小、操作簡單，無需複雜設備，不消耗能源，易於實施應用的優點，經該方法處理的高濃度有機廢水，其出水COD達到排放標準。
文檔編號C02F1/30GK102424451SQ20111032253
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者唐婧, 張倫秋, 張榮新, 郜玉楠 申請人:瀋陽建築大學