本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

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，各種含有大量難生化降解的有機(jī)污染物的廢水相應(yīng)增多，這些廢水進(jìn)入水體會給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

難生化降解有機(jī)物是指被微生物分解時速度很慢，分解不徹底的有機(jī)物(也包括某些有機(jī)物的代謝產(chǎn)物)，這類污染物易在生物體內(nèi)富集，也容易成為水體的潛在污染源。這類污染物包括多環(huán)芳烴、鹵代烴、雜環(huán)類化合物、有機(jī)酚化物、有機(jī)磷農(nóng)藥、表面活性劑、有機(jī)染料等有毒難降解有機(jī)污染物。這些物質(zhì)的共同特點(diǎn)是毒性大，成份復(fù)雜，化學(xué)耗氧量高，一般微生物對其幾乎沒有降解效果，如果這些物質(zhì)不加治理的向環(huán)境排放，勢必嚴(yán)重污染環(huán)境和威脅人類的身體健康。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，人們合成了越來越多的有機(jī)物，其中難降解有機(jī)物占了很大比例，因此難降解有機(jī)物的治理研究已引起國內(nèi)外有關(guān)專家的高度重視，是目前水污染防治研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

目前對難生化降解工業(yè)廢水處理方法有物理法，如物理吸附、萃取-蒸餾預(yù)處理技術(shù)，物化預(yù)處理，如化學(xué)絮凝、絮凝-氧化預(yù)處理、酸堿水解、微電解，高級氧化技術(shù)等，其中如吸附、絮凝等不但需要投入大量的吸附劑和絮凝劑，后期吸附劑、絮凝劑分離處理同樣需要大量的財力和物力，應(yīng)用空間和規(guī)模受限較大。在所有技術(shù)中，高級氧化技術(shù)受到中外相關(guān)領(lǐng)域研究者極大關(guān)注。

高級氧化(advanced oxidation)技術(shù)，即利用各種光、聲、電、磁等物理、化學(xué)過程產(chǎn)生大量自由基，進(jìn)而利用自由基具有強(qiáng)氧化特性對廢水中有機(jī)物進(jìn)行降解的技術(shù)過程。它通過化學(xué)、物理化學(xué)的方法將廢水中的污染物直接氧化成無機(jī)物，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為低毒、易降解的中間產(chǎn)物，供后續(xù)生化處理。高級氧化技術(shù)在經(jīng)過不斷改良和發(fā)展，種類和效果日益提升，如臭氧法、芬頓(Fenton)法、光催化降解、濕法氣體氧化、電催化氧化，其中芬頓法具有廣闊的應(yīng)用前景。

芬頓氧化反應(yīng)是在酸性環(huán)境下鐵離子催化過氧化氫會分解產(chǎn)生羥基自由基(·OH)，從而引發(fā)一系列的鏈反應(yīng)，從而具有極強(qiáng)的氧化作用，用于氧化廢水中的有機(jī)污染物。羥基自由基比其他一些常用強(qiáng)氧化劑具有更高的氧化電極電位(2.8V)，是一種很強(qiáng)的氧化劑。采用芬頓試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯、酚和聚乙烯醇的廢水，對于印染廢水的脫色效果也非常好。

目前關(guān)于芬頓用于水處理研究模式主要為序批(batch)方法，其實(shí)際應(yīng)用及效果受限較大。隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，一開始加入的化學(xué)試劑逐漸消耗，自由基產(chǎn)生速率降低，反應(yīng)逐漸走向平衡，后期降解效果變差，同時傳統(tǒng)序批處理具有離散、間斷進(jìn)行的特點(diǎn)，即本批次處理完成才能進(jìn)行下一批次，時間經(jīng)濟(jì)型極差，廢水處理效率低下，處理成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置及其使用方法，實(shí)現(xiàn)了廢水在線監(jiān)控控制、連續(xù)流動處理廢水，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了處理效率，有效降低了廢水處理成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，包括：進(jìn)樣系統(tǒng)、連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間通過管路相連接；

所述進(jìn)樣系統(tǒng)包括四個儲液泵以及四個儲液器；四個儲液器分別為過氧化氫儲液器、待降解廢液儲液器、鐵溶液儲液器以及降解后廢液儲液器；所述過氧化氫儲液器、待降解廢液儲液器、鐵溶液儲液器以及降解后廢液儲液器中的反應(yīng)液分別為過氧化氫溶液、待處理廢液、鐵離子溶液、以及降解后廢液；

所述連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)包括反應(yīng)器主體、磁力攪拌器、恒溫循環(huán)器以及溫度計；所述反應(yīng)器主體為具有夾層的圓筒狀雙層開放反應(yīng)器，所述反應(yīng)器主體的正前側(cè)下部設(shè)置有四個貫穿夾層直通反應(yīng)器主體內(nèi)部的反應(yīng)液進(jìn)液接口，用于分別接入經(jīng)由四個儲液泵泵入的反應(yīng)液；所述反應(yīng)器主體的后側(cè)上部設(shè)置有一個貫穿夾層直通反應(yīng)器主體內(nèi)部的處理后廢液的出液接口，所述處理后廢液的出液接口通過管路連接至監(jiān)測系統(tǒng)和降解后廢液儲液器；所述反應(yīng)器主體的左側(cè)下部設(shè)置有一個通入夾層的恒溫循環(huán)水流入接口，用于接入恒溫循環(huán)器中的恒溫循環(huán)水；所述反應(yīng)器主體的右側(cè)上部設(shè)置有一個通入夾層的恒溫循環(huán)水流出接口，恒溫循環(huán)水通過恒溫循環(huán)器在反應(yīng)器主體的夾層內(nèi)循環(huán)流動，用于為反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)液提供熱量保持溫度；所述磁力攪拌器設(shè)置在反應(yīng)器主體的底部，用于對反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)液進(jìn)行磁力攪拌混勻，所述反應(yīng)器主體內(nèi)放置磁力棒；反應(yīng)器主體的頂部設(shè)置可拆卸封閉蓋，所述可拆卸封閉蓋的中心設(shè)置溫度計，用于測定反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)液的溫度；

所述監(jiān)測系統(tǒng)為在線監(jiān)測裝置，用于對處理后廢液進(jìn)行檢測，檢測后流出的廢液再流入降解后廢液儲液器，所述降解后廢液儲液器中的廢液部分回用，大部分廢液從廢液儲液器底部設(shè)置的排放口排放。

所述過氧化氫溶液的濃度為0.01-10mol/L，鐵離子溶液為0.01-1mol/L的三價鐵離子或二價鐵離子溶液，所述過氧化氫溶液、鐵離子溶液、待降解廢液和回用降解后廢液流速為0.1-100mL/min，連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)反應(yīng)混合液pH值為0-4。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)器主體的有效容積為10mL-10L，夾層內(nèi)的恒溫循環(huán)水的溫度為10-50℃；所述反應(yīng)器主體的材質(zhì)包括玻璃或不銹鋼。

優(yōu)選地，所述在線監(jiān)測裝置包括在線分光光度計、紅外光譜儀、濁度計、pH計、電導(dǎo)或者離子選擇電極中的一種或幾種。

本發(fā)明還公開了一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置的使用方法，包括以下步驟：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，連通各管路，設(shè)置恒溫循環(huán)水溫度，開啟攪拌，設(shè)置四個儲液泵的反應(yīng)液流速，利用在線監(jiān)測裝置測定處理后廢液指標(biāo)，計算處理效率。

本發(fā)明的有益效果是所述小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)液和廢液連續(xù)流動氧化降解，并在線監(jiān)控控制，實(shí)現(xiàn)了廢液的連續(xù)處理，減輕了勞動強(qiáng)度，廢液處理量大，時間經(jīng)濟(jì)性好，提高了處理效率，有效減低了廢水處理成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置的反應(yīng)器主體的俯視圖；

圖中，1、進(jìn)樣系統(tǒng)；2、連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)；3、監(jiān)測系統(tǒng)；11、過氧化氫儲液器；12、待降解廢液儲液器；13、鐵溶液儲液器；14、降解后廢液儲液器；21、反應(yīng)器主體；22、磁力攪拌器；23、恒溫循環(huán)器；24、溫度計；25、夾層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖所示，本發(fā)明公開一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，包括：進(jìn)樣系統(tǒng)1、連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)2、監(jiān)測系統(tǒng)3，各系統(tǒng)之間通過管路相連接；

所述進(jìn)樣系統(tǒng)1包括四個儲液泵以及四個儲液器；四個儲液器分別為過氧化氫儲液器11、待降解廢液儲液器12、鐵溶液儲液器13以及降解后廢液儲液器14；所述過氧化氫儲液器11、待降解廢液儲液器12、鐵溶液儲液器13以及降解后廢液儲液器14中的反應(yīng)液分別為過氧化氫溶液、待處理廢液、鐵離子溶液、以及降解后廢液；

所述連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)2包括反應(yīng)器主體21、磁力攪拌器22、恒溫循環(huán)器23以及溫度計24；所述反應(yīng)器主體21為具有夾層25的圓筒狀雙層開放反應(yīng)器，所述反應(yīng)器主體21的正前側(cè)下部設(shè)置有四個貫穿夾層25直通反應(yīng)器主體21內(nèi)部的反應(yīng)液進(jìn)液接口，用于分別接入經(jīng)由四個儲液泵泵入的反應(yīng)液；所述反應(yīng)器主體21的后側(cè)上部設(shè)置有一個貫穿夾層25直通反應(yīng)器主體21內(nèi)部的處理后廢液的出液接口，所述處理后廢液的出液接口通過管路連接至監(jiān)測系統(tǒng)3和降解后廢液儲液器14；所述反應(yīng)器主體21的左側(cè)下部設(shè)置有一個通入夾層的恒溫循環(huán)水流入接口，用于接入恒溫循環(huán)器23中的恒溫循環(huán)水；所述反應(yīng)器主體21的右側(cè)上部設(shè)置有一個通入夾層的恒溫循環(huán)水流出接口，恒溫循環(huán)水通過恒溫循環(huán)器23在反應(yīng)器主體21的夾層25內(nèi)循環(huán)流動，用于為反應(yīng)器主體21內(nèi)的反應(yīng)液提供熱量保持溫度；所述磁力攪拌器22設(shè)置在反應(yīng)器主體21的底部，用于對反應(yīng)器主體21內(nèi)的反應(yīng)液進(jìn)行磁力攪拌混勻，所述反應(yīng)器主體21內(nèi)放置磁力棒；反應(yīng)器主體21的頂部設(shè)置可拆卸封閉蓋，所述可拆卸封閉蓋的中心設(shè)置溫度計24，用于測定反應(yīng)器主體21內(nèi)的反應(yīng)液的溫度；

所述監(jiān)測系統(tǒng)3為在線監(jiān)測裝置，用于對處理后廢液進(jìn)行檢測，檢測后流出的廢液再流入降解后廢液儲液器14，所述降解后廢液儲液器14中的廢液部分回用，大部分廢液從廢液儲液器底部設(shè)置的排放口排放。

所述過氧化氫溶液的濃度為0.01-10mol/L，鐵離子溶液為0.01-1mol/L的三價鐵離子或二價鐵離子溶液，所述過氧化氫溶液、鐵離子溶液、待降解廢液和回用降解后廢液流速為0.1-100mL/min，連續(xù)流動反應(yīng)降解系統(tǒng)2反應(yīng)混合液pH值為0-4。

所述反應(yīng)器主體21的有效容積為10mL-10L，夾層25內(nèi)的恒溫循環(huán)水的溫度為10-50℃；所述反應(yīng)器主體21的材質(zhì)包括玻璃或不銹鋼。

所述在線監(jiān)測裝置包括在線分光光度計、紅外光譜儀、濁度計、pH計、電導(dǎo)或者離子選擇電極中的一種或幾種。

本發(fā)明還公開了一種小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置的使用方法，包括以下步驟：根據(jù)預(yù)定條件配制需要濃度和pH的過氧化氫和鐵離子溶液，選擇合適規(guī)格反應(yīng)器，搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，連通各管路，設(shè)置恒溫循環(huán)水溫度，開啟攪拌，設(shè)置四個儲液泵的反應(yīng)液流速，利用在線監(jiān)測裝置測定處理后廢液指標(biāo)，計算處理效率。

本發(fā)明所述小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)液和廢液連續(xù)流動氧化降解，并在線監(jiān)控控制，實(shí)現(xiàn)了廢液的連續(xù)處理，減輕了勞動強(qiáng)度，廢液處理量大，時間經(jīng)濟(jì)性好，提高了處理效率，有效減低了廢水處理成本。

實(shí)施例1：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，在線分光光度計554nm檢測記錄吸光度，測定反應(yīng)器主體21的內(nèi)徑4cm，有效容積65mL，調(diào)整0.1mol/L過氧化氫溶液流速2.41mL/min、0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液流速1.00mL/min，1.0*10^-4mol/L羅丹明B溶液流速36.8mL/min，無處理后廢液回用，反應(yīng)體系pH＝3，反應(yīng)溫度25℃，穩(wěn)定后根據(jù)吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線計算降解后廢液羅丹明B濃度約為7.4*10^-7mol/L，降解率達(dá)到99.2％。

實(shí)施例2：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，在線分光光度計554nm檢測記錄吸光度，測定反應(yīng)器主體21的內(nèi)徑4cm，有效容積65mL，調(diào)整0.1mol/L過氧化氫溶液流速2.41mL/min、0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液流速1.00mL/min，1.0*10^-4mol/L羅丹明B溶液流速24.4mL/min，無處理后廢液回用，反應(yīng)體系pH＝3，反應(yīng)溫度25℃，穩(wěn)定后根據(jù)吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線計算降解后廢液羅丹明B濃度約為4.7*10^-7mol/L，降解率達(dá)到99.5％。

實(shí)施例3：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，在線分光光度計554nm檢測記錄吸光度，測定反應(yīng)器主體21的內(nèi)徑4cm，有效容積65mL，調(diào)整0.1mol/L過氧化氫溶液流速2.41mL/min、0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液流速1.00mL/min，1.0*10^-4mol/L羅丹明B溶液流速12.2mL/min，無處理后廢液回用，反應(yīng)體系pH＝3，反應(yīng)溫度25℃，穩(wěn)定后根據(jù)吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線計算降解后廢液羅丹明B濃度約為2.9*10^-7mol/L，降解率達(dá)到99.6％。

實(shí)施例4：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，在線分光光度計664nm檢測記錄吸光度，測定反應(yīng)器主體21的內(nèi)徑4cm，有效容積65mL，調(diào)整0.1mol/L過氧化氫溶液流速2.41mL/min、0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液流速1.00mL/min，1.0*10^-4mol/L亞甲基藍(lán)溶液流速49.2mL/min，無處理后廢液回用，反應(yīng)體系pH＝3，反應(yīng)溫度25℃，穩(wěn)定后根據(jù)吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線計算降解后廢液亞甲基藍(lán)濃度約為9.2*10^-7mol/L，降解率達(dá)到99.0％。

實(shí)施例5：

搭建小型連續(xù)流動芬頓反應(yīng)裝置，在線分光光度計664nm檢測記錄吸光度，測定反應(yīng)器主體21的內(nèi)徑4cm，有效容積65mL，調(diào)整0.1mol/L過氧化氫溶液流速2.41mL/min、0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液流速1.00mL/min，1.0*10^-4mol/L亞甲基藍(lán)溶液流速24.4mL/min，無處理后廢液回用，反應(yīng)體系pH＝3，反應(yīng)溫度25℃，穩(wěn)定后根據(jù)吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線計算降解后廢液亞甲基藍(lán)濃度約為3.7*10^-7mol/L，降解率達(dá)到99.7％。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。