一種過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的處理領(lǐng)域，特別是涉及一種聚乙烯醇廢水的處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯醇是一種水溶性高分子化合物，廣泛用于印染、聚乙烯醇纖維（維尼綸）的 生產(chǎn)以及食品、醫(yī)藥、木材加工、農(nóng)業(yè)、高分子化工等領(lǐng)域中。聚乙烯醇廢水具有較大的表面 活性，水體易產(chǎn)生泡沫且黏度上升，廢水中的聚乙烯醇會(huì)促進(jìn)水體沉積物中重金屬的迀移 釋放，加劇水質(zhì)的惡化。因此聚乙烯醇廢水是一種難降解工業(yè)廢水。
[0003] 目前聚乙烯醇廢水的處理方法主要有：生化法、吸附法、濕式催化氧化法、光催化 氧化法、Fenton氧化法、微波輻射法、臭氧氧化等方法。生化法處理設(shè)施占地面積大，處理費(fèi) 用高，經(jīng)濟(jì)效益低。吸附法和光催化氧化法對(duì)降解低濃度的聚乙烯醇廢水效果較好，但處理 組成復(fù)雜、當(dāng)濁度高的廢水時(shí)效果較差。而濕式催化氧化法的反應(yīng)條件較苛刻，對(duì)反應(yīng)設(shè)備 的要求較高。Fenton氧化法能較好的處理聚乙稀醇廢水，但試劑的加藥量大，經(jīng)濟(jì)成本高且 容易形成鐵泥。微波輻射法和臭氧氧化法存在處理費(fèi)用高、技術(shù)難度大或投資高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是針對(duì)目前聚乙烯醇廢水預(yù)處理技 術(shù)存在的技術(shù)不足，提供一種高效、低成本、工藝技術(shù)簡(jiǎn)單、處理效果好的聚乙烯醇廢水處 理工藝。使用該技術(shù)，廢水中聚乙烯醇的去除率達(dá)90%以上，大部分的COD可以被去除。該預(yù) 處理技術(shù)為后續(xù)其他技術(shù)的聯(lián)用提供條件。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，步驟如下，
[0007] 1)向聚乙烯醇廢水中加入酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2.0~6.0以減小H2O2的分解;所述酸 溶液為硫酸、鹽酸或者硝酸，質(zhì)量百分濃度為50~60%。
[0008] 2)向第一步調(diào)節(jié)pH值后的聚乙烯醇廢水中加入過氧化氫溶液和催化劑，在攪拌條 件下降解聚乙烯醇廢水，從而實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇廢水的處理;處理過程在常壓進(jìn)行，反應(yīng)溫度為 50~80°C ;其中，過氧化氫溶液質(zhì)量濃度為20~40%，過氧化氫與聚乙烯醇質(zhì)量比為1.5~ 30；
[0009] 所述催化劑由活性炭載體以及載體表面的活性組分構(gòu)成。其中活性炭顆粒大小為 8~50目，活性組分為過渡金屬及其氧化物，活性組分在催化劑中的含量(質(zhì)量分率)為0.05 ~8%，所述過渡金屬以鐵或者銅為最佳。催化劑按催化劑在廢水中濃度為0.5~2.5g/L進(jìn) 行投加。
[0010] 第2)步攪拌速率為400~1000 rpm;反應(yīng)時(shí)間為30~90min。
[0011] 本發(fā)明利用過渡金屬及其氧化物在酸性條件下，催化過氧化氫分解產(chǎn)生羥基自由 基，利用羥基自由基的強(qiáng)氧化性降解廢水中的有機(jī)物，同時(shí)耦合活性炭對(duì)聚乙烯醇的吸附， 實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇廢水的高效降解。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0012] 1)本發(fā)明通過親合活性炭的吸附以及催化作用，利用類Fenton反應(yīng)，提高廢水中 聚乙稀醇的去除率。在特定用量范圍內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過60min后聚乙稀醇的去除率超過90%，C0D 去除率超過60 %。
[0013] 2)與普通的Fenton法降解聚乙稀醇的工藝相比，本發(fā)明屬于非均相反應(yīng)，無需向 體系中添加亞鐵離子，催化劑的回收可以通過過濾完成，且無鐵泥產(chǎn)生。
[0014] 3)催化劑采用非貴金屬作為活性組分，活性炭作為載體，成本較低。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理工藝，屬于非均相催化氧化法。在 常壓，一定反應(yīng)溫度下向聚乙烯醇廢水中，加入酸溶液調(diào)節(jié)溶液PH后，向反應(yīng)溶液中加入過 氧化氫溶液和固體催化劑，在攪拌條件下，經(jīng)一定反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇廢水的高效降 解。
[0016] 所述的反應(yīng)溫度為50~80°C;所述酸溶液為硫酸、鹽酸或者硝酸，優(yōu)選硫酸，其質(zhì) 量百分濃度為50~60 % ;溶液pH值調(diào)節(jié)為2.0~6.0;過氧化氫的質(zhì)量濃度為20~40%，加入 過氧化氫的量為過氧化氫/聚乙烯醇(質(zhì)量比）為1.5~30。
[0017] 所述的催化劑以活性炭為載體，鐵、銅等過渡金屬及其氧化物中的一種或幾種作 為活性組分，活性組分在催化劑中的含量(質(zhì)量分率)為0.05~8%，催化劑的投加量為0.5 ~2.5g/L(催化劑質(zhì)量和廢水體積之比）。
[0018] 第2)步攪拌速率為400~1000 rpm;反應(yīng)時(shí)間為30~90min。
[0019]其中廢水中聚乙烯醇的測(cè)定可以采用分光光度法。在硼酸存在的情況下，聚乙烯 醇與碘反應(yīng)生成穩(wěn)定的藍(lán)綠色化合物，在690nm處測(cè)定其吸光度，即可計(jì)算出PVA的含量。具 體操作如下：
[0020] 取適量廢水置于50mL比色管中，加蒸餾水稀釋至25mL左右，再加入硼酸15mL、碘液 3mL后定容至50mL，在20°C條件下于690nm處測(cè)定其吸光度，根據(jù)PVA標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算廢水中 PVA的濃度。
[0021] PVA 標(biāo)準(zhǔn)曲線為：C = 30.864 X Abs-0.045，R2 = 0.9996。
[0022] PVA的去除率按下式計(jì)算：
[0024] 式中，Xpva為PVA去除率，％ ;Ct為任意時(shí)亥IjPVA溶液濃度，mg/L;C〇為初始PVA溶液濃 度，mg/L〇
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 實(shí)施例1:
[0027]將200mL濃度為500mg/L的聚乙烯醇廢水裝入三口燒瓶中，在恒溫水浴中加熱到70 °C，采用50% (w% )的出3〇4溶液調(diào)節(jié)溶液pH至2.0，加入鐵-活性炭催化劑0.2g，30%的過氧 化氫溶液8mL，在900rmp的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)60min后，聚乙烯醇的去除率為97%，C0D去除率 為 77.6%
[0028] 實(shí)施例2:
[0029]將200mL濃度為500mg/L的聚乙烯醇廢水裝入三口燒瓶中，在恒溫水浴中加熱到50 °C，采用50% (w% )的出5〇4溶液調(diào)節(jié)溶液pH至3.0，加入鐵-活性炭催化劑O. Ig，30%的過氧 化氫溶液8mL，在700rmp的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)60min后，聚乙烯醇的去除率為91%，COD去除率 為 68.6%
[0030] 實(shí)施例3:
[0031]將200mL濃度為500mg/L的聚乙烯醇廢水裝入三口燒瓶中，在恒溫水浴中加熱到70 °C，采用60% (w% )的出3〇4溶液調(diào)節(jié)溶液pH至3.0，加入銅-活性炭催化劑0.3g，30%的過氧 化氫溶液6mL，在500rmp的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)60min后，聚乙烯醇的去除率為94.5%，C0D去除 率為73.3%
[0032] 實(shí)施例4:
[0033]將200mL濃度為500mg/L的聚乙烯醇廢水裝入三口燒瓶中，在恒溫水浴中加熱到80 °C，采用60% (w% )的出3〇4溶液調(diào)節(jié)溶液pH至4.0，加入錳-活性炭催化劑0.3g，30%的過氧 化氫溶液6mL，在900rmp的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)60min后，聚乙烯醇的去除率為90.8%，COD去除 率為65.6%。
[0034]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方 式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同 形式的變化和變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所 引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，其特征在于:步驟如下， 1)向聚乙烯醇廢水中加入酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2.0~6.0; 2 )向第一步調(diào)節(jié)pH值后的聚乙烯醇廢水中加入過氧化氫溶液和催化劑，在攪拌條件下 降解聚乙烯醇廢水，從而實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇廢水的處理;處理過程在常壓進(jìn)行，反應(yīng)溫度為50~ 80°C;其中，過氧化氫溶液質(zhì)量濃度為20~40%;過氧化氫與廢水中聚乙烯醇質(zhì)量比為1.5~ 30； 所述催化劑由活性炭載體和載體表面的活性組分構(gòu)成；其中活性炭顆粒大小為8~50 目，活性組分為過渡金屬及其氧化物，活性組分在催化劑中的質(zhì)量含量為0.05~8%，催化劑 按在廢水中濃度為〇. 5~2.5g/L進(jìn)行投加。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，其特征在于:第 2)步攪拌速率為400~lOOOrpm;反應(yīng)時(shí)間為30~90min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，其特征在于:所 述酸溶液為硫酸、鹽酸或者硝酸，質(zhì)量百分濃度為50~60%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，其特征在于:所 述過渡金屬為鐵或者銅。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種過氧化氫催化氧化聚乙烯醇廢水的處理方法，1）向聚乙烯醇廢水中加入酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2.0~6.0；2）再加入過氧化氫溶液和催化劑，在攪拌條件下降解聚乙烯醇廢水，從而實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇廢水的處理。反應(yīng)溫度50~80℃；過氧化氫溶液質(zhì)量濃度為20~40%，過氧化氫與聚乙烯醇質(zhì)量比為1.5~30；所述催化劑由活性炭載體以及載體表面的活性組分構(gòu)成。本工藝處理高效、低成本、技術(shù)簡(jiǎn)單、處理效果好，廢水中聚乙烯醇的去除率達(dá)90%以上，大部分的COD可以被去除。
【IPC分類】C02F1/72, C02F101/34, C02F1/28, C02F1/66
【公開號(hào)】CN105540818
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610111196
【發(fā)明人】楊郭, 劉興勇, 王梓屹, 馬燮, 袁基剛
【申請(qǐng)人】四川理工學(xué)院
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日