一種處理難降解有機廢水的磁芬頓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種處理難降解有機廢水的磁芬頓方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著石油化工、塑料、合成纖維、焦化、印染等行業(yè)的迅速發(fā)展，各種含有 大量難生物降解的有機污染物的廢水相應(yīng)增多，它們進(jìn)入水體給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。 而傳統(tǒng)的生物法處理雖然費用低，但占地面積大，通常只適用低濃度的易生物降解的廢水， 對高濃度難生物降解的有機廢水的處理效率較低，而且系統(tǒng)啟動時間較長。
[0003] 高級氧化技術(shù)利用羥基自由基氧化去除水中有機物，能夠降解水中難生物降解或 對生物有毒害作用的有機污染物，提高其可生物降解性，甚至達(dá)到對有機物的徹底礦化去 除。高級氧化技術(shù)種類繁多，包括催化臭氧化、臭氧紫外聯(lián)用、光催化氧化、芬頓及類芬頓體 系等。其中芬頓體系主要利用Fe 2+和過氧化氫反應(yīng)來產(chǎn)生羥基自由基或瞬態(tài)的高價鐵，從 而進(jìn)攻目標(biāo)物的反應(yīng)體系。其在酸性水溶液中具有很強的氧化能力，可以很好地降解廢水 中的有機污染物，反應(yīng)速度較快，但處理后的水體存在較多的鐵離子，致使水體產(chǎn)生顏色， 造成二次污染，并形成難處理和難再生的含鐵污泥。為解決這個問題，逐步發(fā)展起非均相 芬頓反應(yīng)，該反應(yīng)體系通常是將含鐵固體物質(zhì)或載體固定離子態(tài)鐵投入反應(yīng)體系內(nèi)以獲得 固-液分離能力、避免二次污染。非均相芬頓反應(yīng)體系具有有效PH范圍寬、催化劑可重復(fù) 利用等優(yōu)勢，但其反應(yīng)過程仍然存在傳質(zhì)制約，因此反應(yīng)速率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)，需要增 加其它手段來強化非均相芬頓反應(yīng)的過程。
[0004] 目前有的研宄人員把紫外線、超聲波等引入芬頓體系來促進(jìn)反應(yīng)，但紫外線和超 聲波會額外消耗電能，增加運行成本；魯秀國等（魯秀國，劉雪梅，童禎恭.磁芬頓處理酸性 黑IOB模擬廢水的實驗研宄[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008, 31 (9) :106-109)向均相芬頓反應(yīng) 體系中引入強磁場來促進(jìn)染料廢水的降解，但反應(yīng)的過程中仍會產(chǎn)生大量的含鐵污泥，且 外加強磁場如由電磁鐵產(chǎn)生，仍會造成電能的大量消耗。魯秀國等的研宄考察的是磁場對 均相芬頓中Fe 2+的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種為了解決現(xiàn)有芬頓反 應(yīng)處理難降解有機廢水存在的pH適用范圍窄、產(chǎn)生鐵泥量大和非均相芬頓反應(yīng)速率低的 問題，提供的一種處理難降解有機廢水的磁芬頓方法。
[0006] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供的處理難降解有機廢水的磁芬頓方 法包括以下步驟：
[0007] (1)將難降解有機廢水注入反應(yīng)器；
[0008] (2)向反應(yīng)器中加入添加催化劑，其中，所述催化劑為零價鐵、氧化亞鐵、四氧化三 鐵、三氧化二鐵、氫氧化亞鐵、氫氧化鐵、羥基氧化鐵中的一種或幾種的混合物；
[0009] (3)用酸堿調(diào)節(jié)劑將溶液的pH值調(diào)整為2. 5~8. 0,優(yōu)選地，將pH值調(diào)整至3. 0 左右，此時反應(yīng)速率加快，但如果初始pH值距離3較遠(yuǎn)，則需在反應(yīng)速率和酸的使用量上尋 求一個平衡；
[0010] (4)在反應(yīng)器周圍施加磁場；
[0011] (5)向反應(yīng)器中加入H2O2溶液，反應(yīng)完成后撤去磁場并進(jìn)行自然沉淀，使固液分 離；
[0012] (6)調(diào)整反應(yīng)器中溶液的pH值為7. 0~7. 5。
[0013] 具體地，所述的難降解有機廢水為印染廢水、煤化工廢水、石化廢水、制革廢水、造 紙廢水、屠宰廢水、食品廢水、制藥廢水、油漆廢水、啤酒廢水和酒精廢水中的任意一種。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（2)中，催化劑與難降解有機廢水中的難降解有機物的質(zhì)量比為 0· 1 ~1.0 g :30 ~70mg。
[0015] 步驟（3)中，所述的酸堿調(diào)節(jié)劑為鹽酸或氫氧化鈉。
[0016] 優(yōu)選地，步驟（4)中，施加的磁場的磁場強度為1~60mT，施加大于60mT的磁場， 有機物去除率會提高但并不明顯，且增加能耗，因此使用1~60mT的弱磁場即可。
[0017] 步驟（4)中，所述磁場為由磁片、磁塊或者電磁鐵提供的磁場中的一種。
[0018] 步驟（5)中，H2O2溶液與催化劑的體積質(zhì)量比為I. 0~I. 5ml : 0. 1~I. 0g。
[0019] 優(yōu)選地，所述的H2O2溶液中H 202的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于30%。
[0020] 有益效果：同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0021] (1)本發(fā)明屬于高級氧化技術(shù)，主要是利用羥基自由基氧化去除水中有機物，而羥 基自由基對于有機物沒有選擇性，這也就意味著本發(fā)明對于各種廢水都適合，其創(chuàng)新之處 在于利用了磁場對鐵和鐵氧化物反應(yīng)速率的促進(jìn)作用，同時本發(fā)明拓寬了非均相芬頓反應(yīng) pH適用范圍，減少了待處理水酸堿調(diào)節(jié)的成本；
[0022] (2)本發(fā)明對水中難降解有機污染物的去除率比傳統(tǒng)非均相芬頓體系對水中難降 解有機污染物去除率提高了 3~10倍，極大的提高了反應(yīng)速率，同時避免了芬頓體系中Fe2+ 造成的二次污染；對于處理高濃度、量大的廢水，只需增加 H2O2和催化劑的用量，且有機物 的去除率基本穩(wěn)定，不會像光芬頓那樣因濃度大溶液透光性差而使有機物去除率大幅度下 降，同時會致使水體產(chǎn)生顏色，造成二次污染，并形成難處理和難再生的含鐵污泥，不利于 實際應(yīng)用；
[0023] (3)本發(fā)明只需在反應(yīng)器周圍布置弱磁場，不需額外投加化學(xué)藥劑，裝置相對簡 單，反應(yīng)過程易控制，且外加磁場對反應(yīng)系統(tǒng)干擾較小。
【附圖說明】
[0024] 圖1是實施例1中難降解有機污染物的去除率；
[0025] 圖2是實施例2中難降解有機污染物的去除率。
【具體實施方式】
[0026] 下面通過具體的實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，然而本發(fā)明技，還包括各【具體實施方式】 間的任意組合。
[0027] 實施例1印染廢水的磁芬頓處理方法。
[0028] 首先將500ml印染廢水（難降解有機物主要為橙黃G，初始濃度為0. lmmol/L，pH 5.64)注入反應(yīng)器內(nèi)，然后向反應(yīng)器內(nèi)添加0.4g Fe3O4，攪拌均勻，將反應(yīng)器中溶液的pH值 調(diào)為3. 0,然后在反應(yīng)器周圍施加強度為30mT的磁場；接著再向反應(yīng)器的溶液中加入1.0 ml H2O2，反應(yīng)450min后撤去磁場，并進(jìn)行自然沉淀，沉淀后用磁鐵吸引使固液分離；最后重新 調(diào)整反應(yīng)器中溶液的pH值為7. 0。
[0029] 圖1是本實施方式對印染廢水的處理效果圖，印染廢水中難降解有機污染物為橙 黃G，圖中+表示本實施方式對橙黃G的去除率曲線，I表示未加磁場的芬頓工藝對 橙黃G的去除率曲線。對含初始濃度為0. lmmol/L橙黃G的印染廢水（pH = 5.64)處理 450min，橙黃G的濃度降為0. 0385mmol/L，與未加磁場相比，本實施方式中橙黃G的去除率 可以提尚53%。
[0030] 實施例2 :印染廢水的磁芬頓處理方法。
[0031] 首先將500ml印染廢水（難降解有機物主要為橙黃G，初始濃度為0. lmmol/L， pH5. 64)注入反應(yīng)器內(nèi)，然后向反應(yīng)器內(nèi)添加0.4g Fe3O4，攪拌均勻，將反應(yīng)器中溶液的pH 值調(diào)為3. 0,然后在反應(yīng)器周圍施加強度為IOmT的磁場；接著再向反應(yīng)器的溶液中加入 1.0ml H2O2，反應(yīng)300min后撤去磁場，并進(jìn)行自然沉淀，沉淀后用磁鐵吸引使固液分離；最 后重新調(diào)整反應(yīng)器中溶液的pH值為7. 0。
[0032] 圖2是本實施方式對印染廢水的處理效果圖，印染廢水中難降解有機污染物取用 橙黃G，圖中+表示本實施方式對橙黃G的去除率曲線，表示未加磁場的芬頓工藝對 橙黃G的去除率曲線。對含初始濃度為0. lmmol/L橙黃G的廢水（pH = 6. 14)處理300min， 橙黃G的濃度降為0. 0961mmol/L，與未加磁場相比，本實施方式中橙黃G的去除率可以提高 2. 6%〇
[0033] 實施例3屠宰廢水的磁芬頓處理方法。
[0034] 首先將500ml屠宰廢水（難降解有機物主要成分為油脂，初始COD為887mg/L，pH =7. 12, pH = 7. 12)注入反應(yīng)器內(nèi)，然后向反應(yīng)器內(nèi)添加2. 5g的Fe°，攪拌均勾，將反應(yīng)