CN102259993A - 一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，包括如下步骤：(1)首先测定待处理废水的pH值和CODcr值；(2)根据pH值选择络合剂添加到废水中，再向废水中加入亚铁离子充分混合；(3)根据CODcr值向步骤(2)的废水中添加过硫酸盐，充分反应后，即得到净化后的废水。本发明适用于各种pH的废水，大大降低了投酸费用，可以使吨水处理成本约降低20％；另外络合后亚铁能缓慢的释放自由的亚铁离子，从而保证过硫酸盐氧化方法持久高效净化水中有机污染物，可以使对污染物的去除效果提高20-30％。持久性好，效率高，环境友好，易于操作，在环境污染治理领域有很大的应用潜力。

Description

一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法
技术领域
本发明涉及一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术，属于水污染控制技术领域。
背景技术
目前基于硫酸根自由基的废水高级氧化处理技术正越来越受到重视。过硫酸盐是水溶液中最强的氧化剂之一，它的氧化还原电势(E0＝2.01V)高于H2O2(E0＝1.76V)。与其它的高级氧化废水处理技术相比，它具有很多的优点：室温下呈固体状态，易于储存和输送；高稳定性，高水溶性，相对价格较低。这些特征使它在废水的深度处理应用中前景广阔。
室温下过硫酸盐非常稳定，需通过光、热、过渡金属(Fe2+等)等活化方式分解产生的过硫酸根自由基和羟基自由基氧化降解污染物。热活化过硫酸盐技术能耗高，而光活化过硫酸盐技术条件苛刻。相对于其它活化方式，过渡金属活化对设备要求低，能耗小，更加经济实惠，而铁是自然界最广泛的过渡金属之一，但是亚铁参与的过硫酸钠氧化反应存在下列问题：1.对废液的pH要求很高，Fe2+的存在需要酸性条件，中性或碱性条件易变成沉淀析出；2.溶液中大量自由存在的亚铁离子与过硫酸盐反应速度很快，SO4 -·瞬时爆发，氧化反应瞬间完成，反应速率虽然很高，但污染物的矿化率却很低；3.反应体系中过量的亚铁离子会与污染物竞争SO4 -·，这三四者共同限制了过硫酸盐高级氧化法的氧化能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先测定待处理废水的pH值和CODcr值；
(2)根据pH值选择络合剂添加到废水中，再向废水中加入亚铁离子充分混合；
(3)根据CODcr值向步骤(2)的废水中添加过硫酸盐，充分反应后，即得到净化后的废水。
其中所述的络合剂可以是自然界中存在最广泛的无环境危害的小分子有机酸及工业应用中最广泛的络合剂，优选柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、草酸、苹果酸、EDTA及其盐中的一种。
所述废水的pH值为酸性时，可选择酸性条件下能稳定络合亚铁并不易被过硫酸根自由基和羟基自由基降解的络合剂，络合剂优选草酸或草酸盐；pH为中性，可选择中性条件下能稳定络合亚铁并不易被过硫酸根自由基和羟基自由基降解的络合剂，络合剂优选柠檬酸、EDTA及其盐中的一种；pH为碱性时，可选择碱性条件下能稳定存在并不易被过硫酸根自由基和羟基自由基降解的络合物，络合剂优选葡萄糖酸、柠檬酸、EDTA、酒石酸及其盐中的一种。
优选地，所述反应时间为1～4h。
优选地，所述亚铁离子与络合剂的摩尔比为1～5。
优选地，所述亚铁离子由七水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁或硝酸亚铁提供。
优选地，所述亚铁离子与过硫酸盐的摩尔比为0.5～1。
所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵。其中所述的过硫酸盐的投加量根据处理废水的CODcr而定，CODcr越大，投加的过硫酸盐量越多。优选地，过硫酸盐与CODcr的质量比为1∶1。
本发明提出了一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术。将经络合剂络合过的亚铁(如方程(1)所示)作为过硫酸盐的活化剂，活化过硫酸盐产生过硫酸根自由基和羟基自由基(如方程(2)-(3)所示)，从而氧化去除废水中的难降解有机物(如方程(4)-(5)所示)。与普通的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术相比，络合的亚铁活化过硫酸钠氧化处理技术因使用络合剂将亚铁包合到络合剂内部阻止金属离子的沉淀，使其适用于各种pH的废水，大大降低了投酸费用；另外络合后亚铁能缓慢的释放自由的亚铁离子，从而保证过硫酸盐氧化方法持久高效净化水中有机污染物；络合环境同样阻止了三价铁的沉淀，使得三价铁得以到循环利用(如方程(6)所示)。
EDTA+Fe2+→Fe-EDTA                         (1)
Fe-EDTA+S2O8 2-→Fe3++SO4 -·+SO4 2-+EDTA     (2)
SO4 -·+H2O→HSO4 1-+OH·                    (3)
SO4 -·+RH→R·+SO4 2-        (4)
OH·+RH→R·+H2O            (5)
R·+Fe3+→Fe2++products     (6)
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明因使用络合剂将亚铁包合到络合剂内部阻止金属离子的沉淀，使其适用于各种pH值的废水，大大降低了投酸费用，可以使吨水处理成本约降低20％。
(2)本发明因使用络合剂使得体系亚铁能缓慢的释放自由的亚铁离子，从而保证过硫酸盐氧化方法持久高效净化水中有机污染物，可以使对污染物的去除效果提高20-30％。
(3)本发明提供的络合亚铁活化过硫酸钠氧化处理技术操作简单，持久性好，效率高，环境友好，适合于各种有机废水的深度处理。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，具体操作步骤如下：
(1).取印染废水，测废水的CODcr为296mg/L，pH为4.0。取两个氧化槽，2个氧化槽中各添加500mL废水，在1个氧化槽中加入草酸钠16.7mg充分搅拌，另外一个不添加络合剂。
(2).在上述2个氧化槽中各添加七水合硫酸亚铁172mg充分的搅拌。
(3).再在步骤(2)的2个氧化槽中各添加过硫酸钠148mg，充分的搅拌，并反应1h。
其结果如表1所示，表1的结果表明本发明建立的络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术保证过硫酸盐氧化方法持久性及高效性。
表1 两种过硫酸盐氧化法降解酸性印染废水
Figure BDA0000071452990000031
实施例2
一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，具体操作步骤如下：
(1)取印染废水，测废水的CODcr为348mg/L，pH为6.8。取两个氧化槽，2个氧化槽中各添加500mL废水，在1个氧化槽中加入二水合柠檬酸三钠43.0mg充分搅拌，另外一个不添加络合剂。
(2).在上述2个氧化槽中各添加七水合硫酸亚铁203mg充分的搅拌。
(3).再在步骤(2)的2个氧化槽中各添加过硫酸钠174mg，充分的搅拌，并反应4h。
其结果如表2所示，表2的结果表明本发明建立的络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术保证过硫酸盐氧化方法能够适用于中性条件下的废水，节省了投酸费用，保证了过硫酸盐技术的高效性。
表2 两种过硫酸盐氧化法降解中性酸性印染废水
Figure BDA0000071452990000041
实施例3
一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，具体操作步骤如下：
(1).取印染废水，测废水的CODcr为268mg/L，pH为9.2。取两个氧化槽，2个氧化槽中各添加500mL废水，在1个氧化槽中加入D-葡萄糖酸钠24.0mg充分搅拌，另外一个不添加络合剂。
(2).在上述2个氧化槽中各添加七水合硫酸亚铁157mg充分的搅拌。
(3).再在步骤(2)的2个氧化槽中各添加过硫酸钠134mg，充分的搅拌，并反应并反应4h。
其结果如表3所示，表3的结果表明本发明建立的络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术保证过硫酸盐氧化方法能够适用于碱性中性条件下的废水，节省了投酸费用，保证了过硫酸盐技术的高效性。
表3 两种过硫酸盐氧化法降解碱性酸性印染废水
Figure BDA0000071452990000042
Figure BDA0000071452990000051
实施例4
一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，具体操作步骤如下：
(1).取印染废水，测废水的CODcr为272mg/L，pH为4.2。取两个氧化槽，2个氧化槽中各添加500mL废水，在1个氧化槽中加入草酸钠38.3mg充分搅拌，另外一个不添加络合剂。
(2).在上述2个氧化槽中均添加七水合硫酸亚铁79.4mg充分的搅拌。
(3).再在步骤(2)的2个氧化槽中均添加过硫酸钠136mg，充分的搅拌，并反应1h。
其结果如表1所示，表1的结果表明本发明建立的络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理技术保证过硫酸盐氧化方法持久性及高效性。
表1 两种过硫酸盐氧化法降解酸性印染废水
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种络合的亚铁活化过硫酸盐氧化水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先测定待处理废水的pH值和CODcr值；
(2)根据pH值选择络合剂添加到废水中，再向废水中加入亚铁离子充分混合；
(3)根据CODcr值向步骤(2)的废水中添加过硫酸盐，充分反应后，即得到净化后的废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、草酸、苹果酸、EDTA及其盐中的一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废水的pH值为酸性时，络合剂选择草酸或草酸盐；pH为中性，络合剂选择柠檬酸、EDTA及其盐中的一种；pH为碱性时，络合剂选择葡萄糖酸、柠檬酸、EDTA、酒石酸及其盐中的一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐与CODcr的质量比为1∶1。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述亚铁离子与过硫酸盐的摩尔比为0.5～1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述亚铁离子与络合剂的摩尔比为1～5。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述反应时间为1～4h。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述亚铁离子由七水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁或硝酸亚铁提供。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵。
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