一種快速處理有機(jī)廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種快速處理有機(jī)廢水的方法，向所述有機(jī)廢水中添加包含負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖維、抗壞血酸和氧化劑的廢水處理組合物。本發(fā)明提供了一種快速有效處理有機(jī)廢水的方法，該方法處理廢水速度快、操作簡(jiǎn)單、成本低，而且比單純的小分子卟啉鐵降解有機(jī)污染物的速率快幾百倍至幾千倍以上。
【專利說(shuō)明】一種快速處理有機(jī)廢水的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速處理有機(jī)廢水的方法，屬于化學(xué)與水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題受到人們的廣泛關(guān)注，其中水污染已經(jīng)成為環(huán)境 治理的一大難題。目前常見(jiàn)的處理方法有：物理處理法(如吸附法和膜分離技術(shù))、物理化學(xué) 處理法(如絮凝沉淀法和電化學(xué)降解法)、化學(xué)氧化法(如芬頓試劑氧化法和臭氧氧化法)、 生物處理法(如好氧和厭氧處理技術(shù))、高溫深度氧化法(如濕式空氣氧化法、超臨界水氧化 法)等。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，高級(jí)氧化技術(shù)作為一種新興技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水的 治理中，特別是如何促進(jìn)高級(jí)氧化技術(shù)的處理效率成為了科學(xué)研究的熱點(diǎn)。在高級(jí)氧化技 術(shù)中基于金屬卟啉的催化氧化體系備受關(guān)注。特別是卟啉鐵，被認(rèn)為是一種潛在的可用于 凈化污水的催化劑。然而，直接將卟啉鐵作為氧化反應(yīng)的催化劑常常備受挑戰(zhàn)。這是因?yàn)?卟啉鐵分子易團(tuán)聚形成沒(méi)有催化活性的二聚體，并且在氧化體系中容易自身氧化分解。解 決這一問(wèn)題有兩種途徑：一是對(duì)卟啉進(jìn)行改性修飾，如合成樹(shù)枝狀的卟啉分子；二是將其 負(fù)載到載體(如二氧化鈦、蒙脫土、β_環(huán)糊精）上，以提高活性和穩(wěn)定性。遺憾的是目前利 用上述方法制備得到的金屬卟啉催化劑依然存在某些問(wèn)題，如二氧化鈦負(fù)載錫卟啉催化活 性欠佳，蒙脫土負(fù)載鐵卟啉適應(yīng)性和穩(wěn)定性有待提高等，更為重要的是絕大多數(shù)金屬卟啉 催化劑(包括均相和非均相)很難或者不方便從反應(yīng)體系中分離出去。因此，克服上述缺陷， 開(kāi)發(fā)基于金屬卟啉的新型催化氧化技術(shù)具有非常重要的意義。
[0003] 與其他載體相比，纖維比表面積大，對(duì)染料分子具有很好的親和能力。鑒于此，我 們課題組首次采用活性碳纖維負(fù)載卟啉鐵（hemin-ACF)去降解染料或酚類等有機(jī)廢水。雖 然這種催化纖維在提高卟啉鐵的活性，pH適應(yīng)性，穩(wěn)定性以及可分離性等方面具有非常重 要的意義。然而，構(gòu)筑更高效的催化氧化體系，開(kāi)發(fā)快速處理有機(jī)廢水的新方法依然是環(huán)境 工程領(lǐng)域一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。
[0004] 在環(huán)境催化領(lǐng)域，抗壞血酸（AA)被視為一種常見(jiàn)的自由基清除劑，它能抑制催化 降解反應(yīng)的進(jìn)行。然而，在卟啉鐵的催化氧化體系中加入少量的抗壞血酸卻使其催化效率 得到急劇提高?？箟难岬募尤氩粌H沒(méi)有抑制反而極大加速降解反應(yīng)的進(jìn)行。這是一個(gè)非 常重要的發(fā)現(xiàn)，極具應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中直接用小分子卟啉鐵作為催化劑處理有機(jī)廢水，存在活性 低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，因此，本發(fā)明的目的在于構(gòu)筑更高效的催化氧化體系，開(kāi)發(fā)一種快速 處理有機(jī)廢水的新方法，具體技術(shù)方案如下： 一種快速處理有機(jī)廢水的方法，向所述有機(jī)廢水中添加包含負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖 維、抗壞血酸和氧化劑的廢水處理組合物。
[0006] 進(jìn)一步的，所述抗壞血酸的含量按摩爾比計(jì)，是待處理有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物 的1~100倍。
[0007] 進(jìn)一步的，所述氧化劑是臭氧、雙氧水、二氧化氯、高錳酸鉀、過(guò)碳酸鈉和次氯酸鈉 所組成的氧化劑組中選擇至少一種氧化劑，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度，優(yōu)選雙氧水作為氧化劑。
[0008] 進(jìn)一步的，所述氧化劑的含量按摩爾比計(jì)，是待處理有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物的 1?50倍。
[0009] 進(jìn)一步的，按每100質(zhì)量份的有機(jī)廢水計(jì)，有機(jī)污染物的濃度為1至50質(zhì)量份，優(yōu) 選5至15質(zhì)量份。
[0010] 本發(fā)明提供了 一種快速有效處理有機(jī)廢水的方法，該方法處理廢水速度快、操作 簡(jiǎn)單、成本低，而且比單純的小分子卟啉鐵降解有機(jī)污染物的速率快幾百倍至幾千倍以上。 [0011]

【具體實(shí)施方式】 下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0012] 本發(fā)明的有機(jī)廢水，含有的有機(jī)污染物并無(wú)特別限制，可以含有有機(jī)染料、氯酚、 硝基苯酚等，對(duì)有機(jī)染料尤為有效。
[0013] 本發(fā)明的廢水處理組合物包含負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖維、抗壞血酸和氧化劑。
[0014] 負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖維是通過(guò)如下方法制備得到：對(duì)活性碳纖維進(jìn)行預(yù)處 理，洗滌、烘干后置于有機(jī)溶劑中，加入二氯亞砜，在80-95°C處理12-15小時(shí)，再升溫到 130_150°C去除多余的二氯亞砜，冷卻得到酰氯化改性的活性碳纖維，然后加入對(duì)苯二胺及 吡啶在130°C反應(yīng)8-10小時(shí)，取出、洗凈、烘干得到對(duì)苯二胺改性的活性碳纖維。在卟啉鐵 中加入二氯亞砜，在70-80°C處理24-30小時(shí)，再升溫130-150°C去除多余的二氯亞砜，冷卻 得到酰氯化改性的卟啉鐵。最后將改性后的纖維與改性后的卟啉鐵在1 〇〇-120°C反應(yīng)24-30 小時(shí)后，分別用去離子水、N，N'_二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇、去離子水洗滌至中性，在60-80°C 干燥12-14小時(shí)后可得。
[0015] 進(jìn)一步的，所述活性碳纖維并無(wú)特別限制，可以是聚丙烯腈基活性碳纖維、粘膠基 活性碳纖維和浙青基活性碳纖維，優(yōu)選的是聚丙烯腈基活性碳纖維。
[0016] 進(jìn)一步的，所述預(yù)處理是將活性碳纖維在濃硝酸溶液中浸漬12-24小時(shí)，然后用 去離子水洗至中性，在60-80°C的烘箱內(nèi)干燥12-24小時(shí)，然后在60-80°C的真空烘箱中干 燥10-20小時(shí)；所述濃硝酸溶液是指硝酸：水=1:1-1:3(體積比）。
[0017] 進(jìn)一步的，所述有機(jī)溶劑并無(wú)特別限制，可以是Ν，Ν' -二甲基甲酰胺、二甲基亞 砜、二甲基乙酰胺，優(yōu)選的是Ν，Ν' -二甲基甲酰胺。
[0018] 進(jìn)一步的，所述負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖維中卟啉鐵的質(zhì)量含量并無(wú)特別限制， 優(yōu)選為1. 1%至3%。
[0019] 進(jìn)一步的，所述負(fù)載有卟啉鐵的活性碳纖維的用量為5g/L至10g/L。
[0020] 進(jìn)一步的，所述抗壞血酸(分子式如下）的含量按摩爾比計(jì)，控制在被處理的有機(jī) 污染物的1~1〇〇倍。

【權(quán)利要求】
1. 一種快速處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：向所述有機(jī)廢水中添加包含負(fù)載有卟 啉鐵的活性碳纖維、抗壞血酸和氧化劑的廢水處理組合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的快速處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述抗壞血酸的含量 按摩爾比計(jì)，是待處理有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物的1~1〇〇倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的快速處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述氧化劑是臭氧、 雙氧水、二氧化氯、高錳酸鉀、過(guò)碳酸鈉和次氯酸鈉所組成的氧化劑組中選擇至少一種氧化 劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的快速處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述氧化劑的含量按 摩爾比計(jì)，是待處理有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物的1~50倍。
5. 如權(quán)利要求1所述的快速處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于：按每100質(zhì)量份的有 機(jī)廢水計(jì)，有機(jī)污染物的濃度為1至50質(zhì)量份，優(yōu)選5至15質(zhì)量份。
【文檔編號(hào)】C02F1/72GK104229974SQ201410477712
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】姚玉元, 毛亞軍, 葉羽婷, 呂汪洋, 陳文興 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)