專利名稱：一種處理有機污水的鐵基銅及污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種處理有機污水的鐵基銅，以及污水處理方法。
背景技術(shù)：
污水處理微(內(nèi))電解法是ー種利用某些具有不同電極電位的物質(zhì)質(zhì)點間所構(gòu)成的微電池的自身放電作用，分解污水中污染物分子的電化學方法，它可以用于制革、油田、印染、化工等エ業(yè)廢水的凈化處理過程。在污水處理工業(yè)中，目前使用的內(nèi)電解法是鐵-碳質(zhì)原電池基材，微電池兩極間產(chǎn)生的電動勢相對于鐵-銅基的原電池而言較小，因此有機污染物分子的降解效率較低。鐵-銅基原電池具有更高的電動勢及放電勢能，故由此產(chǎn)生的電化學反應對促使有機污染物分子的分解具有更高效率。近年來，國內(nèi)外已有涉及采用上述原理處理污水的專利報道，如
CN1382649A公開了ー種催化鐵內(nèi)電解處理難降解廢水的方法，包括先將銅和鐵按
WCu/WFe=0. 1-1. 0秤量好，井根據(jù)廢水的不同情況加入銅和鐵總重量的09^10%的陽離子表面活性劑改性的沸石，充分混合，放入濾池；將廢水的PH調(diào)到4. 5-11. 0，在不曝氣的情況下，按回流比為2 1-10 I充分反應一段時間，隨后pH調(diào)到8. 0-9.0，使Fe3+進ー步生成絮凝劑Fe (OH) 3，將廢水中懸浮固體、膠體物質(zhì)凝聚，并吸附可溶性污染物一起沉淀,使廢水得到?jīng)坊?。CN1915846A公開了ー種曝氣催化鐵內(nèi)電解法污水強化一級處理方法，其步驟包括a.廢水經(jīng)格柵、沉砂預處理后進入曝氣催化鐵內(nèi)電解池，通過曝氣量的控制使池內(nèi)的溶解氧濃度在0. r8mg/L,池內(nèi)放置鐵銅混合填料，銅和鐵的比例為WCu/WFe=(T0. 5，當WCu/WFe=0時，要求鐵的含碳量大于0. 15% ；b.將曝氣催化鐵內(nèi)電解池的出水進行泥水分離，沉淀出水排放。以上兩種專利技術(shù)的共同點是它們都是分別以鐵和銅的粒料作為材料，按一定比例混合構(gòu)成微電解反應床。其缺陷在于這種由顆粒型異金屬間構(gòu)成的原電池從嚴格意義上來講應該屬于ー種宏電池，因此處理系統(tǒng)能夠?qū)τ袡C污染物形成有效電化學降解反應的微電池的數(shù)量將明顯受到材料微粒的粒徑和數(shù)量的限制，反應效率大受影響。如果采用粒度更為細小的鐵及銅粉，以增加比表面，則系統(tǒng)的滲透率會降低，污水處理流量或處理效率也相應降低
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過化學轉(zhuǎn)化方法將銅以晶粒形式附著在鑄鐵粒狀載體的表面，形成具有不均勻的、眾多的鉄-銅微電極原電池的鐵基銅型高效微電解材料。借助這種材料及固定床反應エ藝，成功地解決了目前污水處理過程中普通顆粒型鐵-碳基材料，及顆粒型鐵-銅基材料對污水中有機污染物大分子的電化學降解效率較低，以及無效銅的耗材量較高的問題。因此，本發(fā)明提供了一種處理有機污水的鐵基銅，以及采用該鐵基銅處理污水的方法。本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的
一種處理有機污水的鐵基銅，按如下方法制備而成將鑄鐵屑或鑄鐵粉在5-40% (w/w)堿溶液中浸泡10-130min，過濾，濾出物用水洗2-3次，再用5-45%(w/w)的無機中強酸溶液浸泡l-45min，過濾，濾出物用水洗2_3次，加入到1_50%(W/W)的銅鹽溶液中攪拌l_50min，過濾，濾出物用水洗2-3次，在氮氣保護下烘干，即得鐵基銅。 優(yōu)選地，所述的處理有機污水的鐵基銅，其中所述的堿溶液為氫氧化鈉或碳酸鈉溶液。優(yōu)選地，所述的處理有機污水的鐵基銅，其中所述的無機中強酸選自如下的ー種或多種硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸。優(yōu)選地，所述的處理有機污水的鐵基銅，其中所述的銅鹽選自如下的ー種或多種硫酸銅、氯化銅和硝酸銅。本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的
一種采用上述的鐵基銅處理有機污水的方法，其特征在于包括如下步驟
1)將鐵基銅作為填料密實地填入圓柱形或矩形的反應器中；
2)在調(diào)節(jié)罐中將污水用硫酸或鹽酸調(diào)節(jié)酸度至pH=2-6；
3)將調(diào)節(jié)后的酸性污水泵入反容器，污水在反應床中的停留時間為10-60min，污染物在反應層中發(fā)生電化學分解后由另一端流出。本發(fā)明涉及的處理有機污水的鐵基銅，可以用于含有有機污染物的エ業(yè)生產(chǎn)(如油田，化工，石油煉制，礦業(yè)，醫(yī)藥，染料，紡織等)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(如畜牧業(yè)等)及城市生活(垃圾滲濾液，生活排放)等廢水的凈化處理工藝中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的處理有機污水的鐵基銅具有如下優(yōu)點和顯著的進步鐵基銅微電解材料對有機污染物分子具有較高的降解效率和還原脫色能力，主要表現(xiàn)在(I)鉄-銅金屬偶極對要比鐵-碳偶極對具有更高的電位差和反應電動勢；(2)在鐵載體表面不均勻地附著ー些銅后，其產(chǎn)生的鐵-銅接觸面，以及形成的微電池數(shù)量要遠比由兩種金屬粒料經(jīng)簡單混合構(gòu)成的偶對極原電池數(shù)量大得多，系統(tǒng)的放電效率明顯提高；
(3)鑄鐵及普通碳鋼的晶格結(jié)構(gòu)中存在大量的晶間碳，它們與基體鐵也構(gòu)成了鉄-碳質(zhì)微電池，因此，這種鐵基銅微電解材料的總電解效能是由鐵-碳質(zhì)和鐵-銅質(zhì)兩種微電池共同作用的效能疊加。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進ー步作描述，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。I)鐵基銅材的制備
a.在一定溫度下，將一定量的鑄鐵屑(粉)用10%氫氧化鈉等無機堿，或碳酸鈉等堿式鹽溶液中浸泡，濾出。其中，溫度范圍為0-100°C ;鑄鐵屑的量以被堿液浸沒為限；堿液濃度范圍5-40% ;浸泡反應時間10-130min ；
b.濾出物用水洗2-3次。c.在給定溫度下用無機中強酸中浸泡活化經(jīng)脫脂后的鑄鐵屑，濾出。其中，給定溫度范圍為5-50°C ;無機中強酸為硫酸，鹽酸，硝酸，磷酸等；酸濃度為5-45% ;浸泡反應時間為 l_45min0d.活化后的鑄鐵屑用水洗2-3次，濾出。 e.隨后將之加入到1-50%的銅鹽溶液中攪拌l_50min。其中，銅鹽為硫酸銅，氯化銅，硝酸銅等無機銅鹽。f.鐵基銅經(jīng)濾出后用水洗2-3次后在氮氣保護下烘干保存。2)電化學固定反應床的制備
將鐵基銅產(chǎn)品作為填料密實地填入具備固定幾何外型的塑料或其它耐酸腐蝕材質(zhì)的外殼，且?guī)в猩舷露诉M出水閥門接ロ的反應容器中。3)污水處理的エ藝
在反應器前面的調(diào)節(jié)罐中用硫酸或鹽酸將污水的酸度調(diào)節(jié)至pH=2-6，然后酸性污水由反應器的頂端或下端ロ被泵入反應器中，污染物在反應層中發(fā)生電化學分解后由另一端流出，通過閥門調(diào)節(jié)出水ロ的流速來控制污染物的降解程度及效率。
應用實施例I含酚廢水的處理
在25°C溫度下,將250克鑄鐵屑用10%氫氧化鈉溶液中浸沒脫油30min后濾出，濾出物經(jīng)水洗3次后投入于5%的稀硫酸中活化，3min后濾出并水洗3次。將活化后的鑄鐵屑再浸沒于25%硫酸銅溶液中反應30min，濾出并水洗3次后通氮氣(防止金屬高溫氧化)保護烘干，即得鐵基銅基料。將上述鐵基銅基料倒入到設(shè)有上下出入口的玻璃柱狀管中，壓實后形成固定床反應器。將焦化廢水(含酚濃度為303. 73mg/L)用硫酸調(diào)節(jié)pH值=3后經(jīng)由導管緩慢地流入反應器中，控制出水流量為5-7ml/min，保證污水在反應床中的停留時間為30_35min。出水水質(zhì)顏色由入口處的淺褐色變?yōu)榛緹o色透明，酚濃度降解效率為55. 34-67. 43%o
權(quán)利要求
1.一種處理有機污水的鐵基銅，其特征在于按如下方法制備而成將鑄鐵屑或鑄鐵粉在5-40% (w/w)堿溶液中浸泡10-130min，過濾，濾出物用水洗2-3次，再用5-45% (w/w)的無機中強酸溶液浸泡l-45min,過濾,濾出物用水洗2-3次,加入到1-50% (w/w)的銅鹽溶液中攪拌l_50min，過濾，濾出物用水洗2-3次，在氮氣保護下烘干，即得鐵基銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理有機污水的鐵基銅，其特征在于所述的堿溶液為氫氧化鈉或碳酸鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理有機污水的鐵基銅，其特征在于所述的無機中強酸選自如下的一種或多種硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理有機污水的鐵基銅，其特征在于所述的銅鹽選自如下的一種或多種硫酸銅、氯化銅和硝酸銅。
5.一種采用權(quán)利要求1-4任一項所述的鐵基銅處理有機污水的方法，其特征在于包括 如下步驟 1)將鐵基銅作為填料密實地填入圓柱形或矩形的反應器中； 2)在調(diào)節(jié)罐中將污水用硫酸或鹽酸調(diào)節(jié)酸度至pH=2-6； 3)將調(diào)節(jié)后的酸性污水泵入反容器，污水在反應床中的停留時間為10-60min，污染物在反應層中發(fā)生電化學分解后由另一端流出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用化學轉(zhuǎn)化的方法將銅以晶粒形式附著在鑄鐵粒狀載體的表面，形成具有不均勻的，眾多的鐵-銅微電極原電池的鐵基銅型高效微電解材料。有機廢水流過由這種材料構(gòu)成的固定床反應器，反應效率由流速控制。借助這種材料及固定床反應工藝以解決目前污水處理過程中普通顆粒型鐵-碳微電解材料，及顆粒型鐵-銅微電解材料對污水中有機污染物大分子的電化學降解效率較低的問題。
文檔編號C02F1/461GK102849824SQ20121007733
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者羅逸, 文志敏 申請人:武漢科夢環(huán)境工程有限公司