一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，屬于廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的處理步驟為：（A）將鐵礦尾砂干燥、粉碎碾細(xì)，并進(jìn)行活化預(yù)處理；（B）將有機(jī)染料廢水經(jīng)格柵除渣初沉淀或自然沉降后，取上層清液；（C）將步驟（B）中所得上層清液引入到反應(yīng)容器中持續(xù)攪拌，反應(yīng)容器中加有經(jīng)步驟（A）活化預(yù)處理的鐵礦尾砂，完成鐵礦尾砂對(duì)有機(jī)染料的吸附過程；（D）在經(jīng)步驟（C）處理后的溶液中加雙氧水，置于微波裝置中催化降解。本發(fā)明操作簡單，管理方便，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢水所含高濃度有機(jī)染料較大程度的降解，尾礦廢渣得到有效利用，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。
【專利說明】一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種含鐵尾礦廢渣資源化利用處理有機(jī)染料廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]印染廢水是加工棉、麻、化學(xué)纖維及其混紡產(chǎn)品為主的印染廠排出的廢水。印染廢水水量較大，每印染加工I噸紡織品耗水100~200噸，其中80~90%成為廢水，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國印染廢水每天排放量為3X106~4X106m3。目前，隨著染料紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，染料的品種和數(shù)量不斷增加，合成染料廠和印染廠每年都要排放大量的染料廢水，紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，廢水中還含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無機(jī)鹽等，屬難處理的工業(yè)廢水之一。印染廢水含有的有機(jī)污染物，排入水體將消耗溶解氧，破壞水生態(tài)平衡，惡化環(huán)境。印染廢水的色度，嚴(yán)重影響受納水體外觀。目前，全世界染料年總生產(chǎn)量在60萬噸以上，其中50%以上用于紡織品染色；而在紡織品印染加工中，有10%~20%的染料作為廢物排出。染料廢水成分復(fù)雜，有機(jī)污染物含量高，PH值變化大，COD、BOD差異大，不易生化降解。
[0003]用于印染 廢水處理的方法主要有物化法、生化法、化學(xué)法以及幾種工藝結(jié)合的處理方法。物理處理方法，雖然不會(huì)引入其他污染，但是后續(xù)處理仍是很大的難題?；瘜W(xué)氧化法可以直接將污染物礦化從而提高其可生化性，在處理染料廢水方面有很大的優(yōu)勢。但是普通化學(xué)氧化法由于氧化能力低，反應(yīng)環(huán)境惡劣，對(duì)化學(xué)試劑利用率不高等缺點(diǎn)，在使用上仍受到很大的限制。高級(jí)氧化技術(shù)是利用化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的活性自由基將染料的發(fā)色基團(tuán)破壞而脫色，具有反應(yīng)速率快，氧化能力強(qiáng)，污染物降解完全等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的重視。尋求廉價(jià)易得的材料，利用高級(jí)氧化技術(shù)有效的應(yīng)用于染料廢水降解過程具有現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]尾礦是選礦分選作業(yè)的組分之一，其有用成分含量低，目前絕大多數(shù)尾礦被作為廢物處置。隨著冶金工業(yè)的迅速發(fā)展，尾礦的量增長迅速，世界各國每年排出的尾礦量約為50億噸，我國2000年尾礦排放量達(dá)6億噸左右，而且每年以3億噸的數(shù)量在增長。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，礦山的成礦條件大有不同，因此礦石類型繁多。隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鐵礦石尾礦工業(yè)固體廢棄物總量大量增加，據(jù)2000年不完全統(tǒng)計(jì)達(dá)20億噸。鐵尾礦又名鐵尾砂，是鐵礦石在造礦過程產(chǎn)生的廢渣，其產(chǎn)出量約占原礦石量的60%，其中我國堆存的鐵尾礦量高達(dá)十幾億噸，且每年還要排出尾礦近3億噸，如此大量尾礦不僅造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞，還會(huì)帶來巨大的安全隱患。
[0005]鐵尾礦數(shù)量大，危害多，嚴(yán)重污染環(huán)境，蘊(yùn)藏著大量資源，而又無很好的利用方法，目前我國尾礦資源的綜合利用率僅為7%。如何將鐵尾礦綜合利用，變廢為寶，是國內(nèi)外一直研究的問題。眾多學(xué)者對(duì)鐵尾礦的應(yīng)用做了大量研究，柴紅俊等人認(rèn)為鐵尾礦砂符合普通混凝土用砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以代替天然砂應(yīng)用于混凝土中，對(duì)混凝土各方面性能影響不大；張學(xué)生認(rèn)為鐵尾礦可用于生產(chǎn)水泥及用于保溫建筑材料中。因此可見，鐵尾礦具有綜合利用的潛力。尾礦是放錯(cuò)地方的資源，根據(jù)尾礦的不同特點(diǎn)將尾礦整體利用，這是實(shí)現(xiàn)尾礦資源的綜合利用，減少負(fù)面影響的根本途徑。
[0006]Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強(qiáng)氧化劑，其通過Fe2+的催化作用使得H2O2發(fā)生均裂產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的? OH自由基，F(xiàn)e2+與? OH自由基混合溶液具有強(qiáng)氧化性，一般的有機(jī)物可完全被氧化為無機(jī)態(tài)。因此，可以運(yùn)用Fenton試劑這一性質(zhì)降解染料廢水中的有機(jī)污染物，且反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡單。專利名稱為“一種染料廢水的高級(jí)氧化處理方法”(CN1546395)公開了利用FeSO4和H2O2形成的Fenton試劑，附加超聲震蕩對(duì)染料廢水進(jìn)行脫色的技術(shù)方案，該方案主要是利用了 Fe2+的催化作用使得H2O2發(fā)生均裂產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的? OH自由基這一特性，但是該方案Fe源主要為FeSO4化合物，且需要將反應(yīng)初始pH調(diào)節(jié)到3左右，對(duì)初始的染料廢水濃度也有一定的限制，如果濃度過高，則會(huì)影響反應(yīng)所需時(shí)間；雖然此方案可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)染料廢水的有效降解，但是耗時(shí)，耗能，不能實(shí)現(xiàn)資源的合理化利用。專利名稱為“黃鐵礦燒渣催化氧化處理難降解污染物的方法”(CN101745197A)公開了利用黃鐵礦燒渣和H2O2處理難降解污染物的方法，擴(kuò)展了黃鐵礦燒渣資源利用的途徑，達(dá)到以廢治廢的目的；但該方案所選礦石種類單一，降解反應(yīng)所用時(shí)間長，并且H2O2的用量相對(duì)比較大。因此，擴(kuò)大礦石種類的可利用范圍，減少H2O2的用量，縮短降解反應(yīng)所需的時(shí)間是該方案仍需改進(jìn)的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的在于解決:1)有機(jī)染料廢水嚴(yán)重污染環(huán)境，卻缺少理想的處理方法；
2)鐵礦尾砂嚴(yán)重堆積、污染環(huán)境，蘊(yùn)藏著大量資源但綜合利用率低的問題；提供了一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，本發(fā)明提供的技術(shù)方案以廢治廢，資源化合理利用鐵礦尾砂于微波輻照下快速活化處理有機(jī)染料廢水，可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到脫色、降解、去除有機(jī)染料的目的。
[0009]2.技術(shù)方案
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0011]本發(fā)明的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其處理步驟為:
[0012](A)將鐵礦尾砂干燥、粉碎碾細(xì)，并進(jìn)行活化預(yù)處理；
[0013](B)將有機(jī)染料廢水經(jīng)格柵除渣初沉淀或自然沉降之后，取上層清液；
[0014](C)將步驟(B)中所得上層清液引入到反應(yīng)容器中，持續(xù)攪拌，所述的反應(yīng)容器中加有經(jīng)步驟(A)活化預(yù)處理的鐵礦尾砂，完成鐵礦尾砂對(duì)有機(jī)染料的吸附過程；
[0015](D)在經(jīng)步驟(C)處理后的溶液中加入雙氧水，置于微波裝置中催化降解。
[0016]作為本發(fā)明的處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(A)中所用鐵礦尾砂的鐵含量大于35%。
[0017]作為本發(fā)明的處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(A)中將鐵礦尾砂粉碎碾細(xì)至粒徑為0.01~1mm ;所述的活化預(yù)處理操作為:將粉碎后鐵礦尾砂在濃度為0.01-0.02mol/L的稀鹽酸中持續(xù)攪拌8-12min，取出并用清水沖洗、烘干。
[0018]作為本發(fā)明的處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(C)中每升上層清液使用l_30g鐵礦尾砂進(jìn)行吸附操作。
[0019]作為本發(fā)明的處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(D)中所用雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為30%，雙氧水的添加量為0.02-1.0moI/L ;所述的催化降解時(shí)間為5_30min。
[0020]3.有益效果
[0021]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0022](1)本發(fā)明的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其利用的材料為含鐵量比較豐富的尾礦廢渣，實(shí)現(xiàn)了廢物的有效利用，變廢為寶，且解決了尾礦廢渣嚴(yán)重堆積、污染環(huán)境的問題；
[0023](2)本發(fā)明的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，采用微波輔助Fenton催化降解有機(jī)染料，此方法具有很強(qiáng)的氧化能力，能氧化不同種類的有機(jī)染料，并且降解速度快，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)染料廢水的脫色，TOC下降顯著，可生化性提高，相比光催化等方法，該方法受染料濃度色度等影響較??；
[0024](3)本發(fā)明的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，采用微波裝置作為Fenton催化降解的輔助能量，可以在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生時(shí)緊急投放鐵礦尾砂，并利用家用微波爐或特制微波傳導(dǎo)裝置來凈化水源中的有機(jī)污染物，可有效地降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的危害，大為減少了設(shè)備的投入，提高了實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1中的(a)為本發(fā)明中模擬染料廢水亞甲基藍(lán)溶液微波輔助催化降解濃度隨時(shí)間的變化曲線圖；圖1中的(b)為本發(fā)明中模擬染料廢水亞甲基藍(lán)溶液COD隨時(shí)間的變化曲線圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中模擬染料廢水亞甲基藍(lán)溶液不加微波輔助的催化降解濃度隨時(shí)間的變化曲線圖；
[0027]圖3中的(a)為本發(fā)明中混合染料溶液微波輔助催化降解TOC隨時(shí)間的變化曲線圖；圖3中的(b)為本發(fā)明中混合染料溶液COD隨時(shí)間的變化曲線圖；
[0028]圖4為本發(fā)明中實(shí)際染料廢水微波輔助催化降解COD隨時(shí)間的變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0030]實(shí)施例1
[0031]結(jié)合附圖，本實(shí)施例的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，選取的鐵礦尾砂取自于銅鐵尾礦(產(chǎn)自黃石大冶)，主要成分如表1所示。
[0032]表1銅鐵尾礦主要成分分析(以氧化物形式計(jì)算)
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其處理步驟為: (A)將鐵礦尾砂干燥、粉碎碾細(xì)，并進(jìn)行活化預(yù)處理； (B)將有機(jī)染料廢水經(jīng)格柵除渣初沉淀或自然沉降之后，取上層清液； (C)將步驟(B)中所得上層清液引入到反應(yīng)容器中，持續(xù)攪拌，所述的反應(yīng)容器中加有經(jīng)步驟(A)活化預(yù)處理的鐵礦尾砂，完成鐵礦尾砂對(duì)有機(jī)染料的吸附過程； (D)在經(jīng)步驟(C)處理后的溶液中加入雙氧水，置于微波裝置中催化降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其特征在于:步驟(A)中所用鐵礦尾砂的鐵含量大于35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其特征在于:步驟(A)中將鐵礦尾砂粉碎碾細(xì)至粒徑為0.01~Imm ;所述的活化預(yù)處理操作為:將粉碎后鐵礦尾砂在濃度為0.01-0.02mol/L的稀鹽酸中持續(xù)攪拌8_12min，取出并用清水沖洗、烘干。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其特征在于:步驟(C)中每升上層清液使用l_30g鐵礦尾砂進(jìn)行吸附操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鐵礦尾砂微波輔助芬頓催化降解有機(jī)染料廢水的方法，其特征在于:步驟(D)中所用雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為30%，雙氧水的添加量為.0.02-1.0mo I/L ;所述的催化降解時(shí)間為5-30min。
【文檔編號(hào)】C02F1/72GK103787536SQ201410055375
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】孫成, 鄭建明, 王曉萌, 高占啟, 施文靜, 何歡, 楊紹貴 申請人:南京大學(xué)