本發(fā)明屬于難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用納米四氧化三鐵(fe3o4)和過(guò)碳酸鈉(na2co4)聯(lián)合降解廢水中苯系物的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，汽油使用量大幅增長(zhǎng)，汽油泄漏導(dǎo)致大量含有苯系物(btex)等有機(jī)污染物污染水質(zhì)環(huán)境。苯系物對(duì)人體健康傷害極大，能在極低濃度下富集，對(duì)人體健康和環(huán)境造成嚴(yán)重甚至不可逆的危害。雖然苯系物(btex)對(duì)水質(zhì)綜合指標(biāo)codcr和bod5的貢獻(xiàn)較小，但對(duì)環(huán)境危害極大，因此加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)中的苯系物(btex)的降解和監(jiān)管顯得十分重要。

目前工廠針對(duì)這一類污水的主要處理方法為吸附、氣浮和生物降解。其中吸附和氣浮技術(shù)針對(duì)濃度較高的苯系物廢水處理效果較差，生物降解易受到較多的外界環(huán)境干擾，且難以處理高濃度苯系物廢水，因此通常需要進(jìn)行預(yù)處理。高級(jí)氧化技術(shù)因其能降解大多數(shù)高濃度有機(jī)污染物且速率快而在高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理過(guò)程中廣泛應(yīng)用。用于苯系物污染廢水的預(yù)處理的氧化法較多，包括臭氧氧化、光催化氧化、超聲波氧化和芬頓氧化等。

na2co4又稱作固體雙氧水，近年來(lái)環(huán)境治理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，基于過(guò)碳酸鈉的新型高級(jí)氧化技術(shù)逐漸被應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理。與其它的氧化劑相比，它具有很多的優(yōu)點(diǎn)：室溫下呈固體狀態(tài)，易于儲(chǔ)存和輸送；高穩(wěn)定性，高水溶性，相對(duì)價(jià)格較低，同時(shí)具有碳酸鈉和過(guò)氧化氫的性質(zhì)。然而，常溫條件下，na2co4比較穩(wěn)定，需要通過(guò)光、熱、電、微波等物理方法或過(guò)渡金屬等催化方式分解產(chǎn)生羥基自由基來(lái)降解有機(jī)污染物；其對(duì)有機(jī)污染物的降解機(jī)制主要是分解產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)氧化氫或過(guò)氧陰離子(ho2^-)，同時(shí)碳酸鈉溶液呈堿性，也有利于有機(jī)物自身產(chǎn)生水解反應(yīng)。張璐等人通過(guò)微波強(qiáng)化過(guò)碳酸鈉/硫酸亞鐵降解鄰苯二甲酸異丁酯，ph控制在12的情況下，廢水中的鄰苯二甲酸異丁酯降解率可達(dá)到85.4％；杜曦等人采用雙金屬催化劑co-cu/sio2催化過(guò)碳酸鈉降解廢水中鄰硝基氯苯，降解率達(dá)92％以上。其中熱、紫外光、微波等活化方式雖然可以實(shí)現(xiàn)過(guò)碳酸鈉的催化，但所需能耗高；貴金屬則價(jià)格昂貴成本高；二價(jià)鐵是催化過(guò)碳酸鹽的高效催化劑，無(wú)毒、無(wú)能耗，但二價(jià)鐵與過(guò)碳酸鈉的副反應(yīng)將消耗大量羥基自由基，導(dǎo)致該體系效率降低，并且該反應(yīng)需在ph<4或ph>11的條件下進(jìn)行，這也在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。因此，選擇高性能活化劑和拓寬ph應(yīng)用范圍是該技術(shù)成功應(yīng)用于處理有機(jī)廢水的關(guān)鍵。

本發(fā)明在申請(qǐng)人多年研究的基礎(chǔ)上，公開(kāi)了一種利用納米fe3o4催化na2co4來(lái)降解廢水中苯系物的方法，實(shí)現(xiàn)了苯系物廢水的便捷、高效降解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種利用納米fe3o4/na2co4降解苯系物(btex，包括甲苯、乙苯、鄰二甲苯和間二甲苯等)的方法，解決了常規(guī)技術(shù)處理周期長(zhǎng)、二次污染以及難以循環(huán)利用等問(wèn)題，具有工藝條件簡(jiǎn)單、操作要求低以及催化材料可循環(huán)使用等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水處理。

本發(fā)明為一種利用納米fe3o4/na2co4體系降解btex的方法。具體技術(shù)方案如下：通過(guò)控制ph在一定條件下，向btex廢水中投加na2co4和納米fe3o4，常溫下于恒溫振蕩器中振蕩，處理后的苯系物降解率達(dá)到99％以上。利用納米fe3o4的磁性將其回收循環(huán)利用。

所述的廢水中苯系物的濃度為100～500mg/l。

所述的ph為9～13，ph的控制用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)。

所述的na2co4為廢水中苯系物摩爾數(shù)的1～5倍。

所述的納米fe3o4粒徑為20～30nm，形狀為球形，鐵含量為99.5％，投加量為廢水中苯系物摩爾倍數(shù)1～5倍。

所述的恒溫振蕩器的溫度為常溫，轉(zhuǎn)速為180r/min。

所述的降解時(shí)間為20～60min。

本發(fā)明中，na2co4的主要作用是緩釋過(guò)氧化氫從而與納米fe3o4組成非均相類芬頓試劑，na2co4緩釋產(chǎn)生的h2o2在納米fe3o4的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，此外，na2co4在水溶液中分解產(chǎn)生的ho2^-也具有一定的氧化能力。

本發(fā)明中，納米fe3o4的主要作用是作為催化劑，由于其為納米級(jí)催化材料，具有很大的比表面積，其表面與na2co4分解產(chǎn)生的過(guò)氧化氫接觸，組成類芬頓試劑，納米fe3o4催化h2o2產(chǎn)生大量對(duì)有機(jī)污染物具有強(qiáng)氧化降解能力的羥基自由基，從而提高了氧化效率。

本發(fā)明的有益效果：

na2co4和納米fe3o4構(gòu)成的反應(yīng)體系，提高了苯系物廢水的降解效率；此外，由于納米fe3o4本身具有磁性，可以通過(guò)磁鐵回收循環(huán)利用，有效降低了處理成本；而相對(duì)傳統(tǒng)工藝的二價(jià)鐵活化na2co4反應(yīng)體系，本發(fā)明采用納米fe3o4活化na2co4有效減少了由于大量投加二價(jià)鐵產(chǎn)生的污泥。

附圖說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成附圖1和附圖2，附圖1反映了不同過(guò)碳酸鈉投加量對(duì)苯系物降解率的影響；附圖2反映了不同降解時(shí)間對(duì)苯系物降解率的影響。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1和例2中利用本發(fā)明處理方法對(duì)苯系物廢水溶液進(jìn)行處理。其中，廢水中殘留的苯系物利用四氯化碳萃取，采用氣相色譜法定量分析。

實(shí)施例1：

配置100ml苯系物廢水(500mg/l)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至10.5，向廢水中投加9.24g/l納米fe3o4和12.5g/lna2co4，于常溫下在180r/min的恒溫振蕩器中振蕩60min，廢水中苯系物的降解率達(dá)到了99％。反應(yīng)結(jié)束后，磁性分離納米fe3o4，于400w超聲清洗器中超聲10min后用，用干燥劑干燥回收利用。

實(shí)施例2：

配置100ml苯系物廢水(400mg/l)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至10.5，向廢水中投加7.39g/l納米fe3o4和10g/lna2co4，于常溫下在180r/min的恒溫振蕩器中振蕩50min，廢水中苯系物的降解率達(dá)到了99.6％。反應(yīng)結(jié)束后，磁性分離納米fe3o4，于400w超聲清洗器中超聲10min后用，用干燥劑干燥回收利用。

結(jié)果分析：試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在控制ph為10.5的條件下，納米fe3o4/na2co4對(duì)于降解廢水中的苯系物具有良好的協(xié)同作用，同時(shí)由于納米fe3o4本身所具有的磁性，實(shí)現(xiàn)了催化材料的回收利用，也避免了由于廢水中鐵離子的存在而帶來(lái)的二次污染，實(shí)現(xiàn)了便捷、低成本環(huán)保型處理工藝。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用納米Fe3O4/Na2CO4非均相類芬頓反應(yīng)體系降解苯系物的方法。該方法是通過(guò)控制在一定pH條件下，向含苯系物廢水中投加納米四氧化三鐵和過(guò)碳酸鈉，在常溫下反應(yīng)，并利用納米四氧化三鐵的磁性將其回收循環(huán)利用。本方法處理后的廢水中苯系物降解率達(dá)到99％以上。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：工藝條件簡(jiǎn)單、操作要求低以及催化劑可循環(huán)使用等，可廣泛應(yīng)用于難降解有機(jī)廢水處理。

技術(shù)研發(fā)人員：姚靜波;王明新;李心瑤;朱穎一;?？琢?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.31
技術(shù)公布日：2017.07.25